DE60034210T2

DE60034210T2 - Sendeempfänger mit adaptiver Gruppenantenne

Info

Publication number: DE60034210T2
Application number: DE60034210T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Musashino-shi Nishimori; Keizo Musashino-shi Cho; Yasushi Musashino-shi Takatori; Toshikazu Musashino-shi Hori
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: CN1218589C; DE60045854D1; CN1303220A; US6690952B2; DE60045853D1; EP2139069B1; DE60034210D1; DE60045852D1; EP2139069A3; EP2139069A2; DE60043909D1; KR100382454B1; EP1120858A2; EP2139070A2; EP2139070A3; EP2139071A2; EP1777838B1; EP2139071B1; EP1120858A3; EP1777838A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die– vorliegende Erfindung betrifft eine Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Senden/Empfangen eines drahtlosen Signals unter Verwendung eines selbstanpassenden Antennenfelds ausführt, und betrifft insbesondere in einem Kommunikationssystem, das Signale mit unterschiedlichen Frequenzen zum Senden und zum Empfangen verwendet, wie beispielsweise den FDD-(Frequenzduplex-)Systemen, eine Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld zum automatischen Kalibrieren der Amplituden- und Phasendifferenzen zwischen Zweigen der Antenne für den jeweiligen Sender und Empfänger.
Diese Anmeldung basiert auf den Patentanmeldungen Nr. Hei 11-355995, Hei 11-366352 und 2000-113316, die in Japan eingereicht sind.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Die schnell zunehmende Verwendung mobiler Kommunikationssysteme, wie beispielsweise von Zellulartelefonen und PHS (Personal Handyphone System = persönlichen Handtelefonsystemen), begleitend ist es nötig geworden, Kommunikationskanäle für so viele Teilnehmer wie möglich in einem begrenzten Frequenzband sicherzustellen.
Um dies durchzuführen, ist gegenwärtig ein Verwenden eines Verfahrens zum Zuteilen, wenn es nötig ist, eines bestimmten Kanals (Mehrkanalzugangsverfahren) für mehrere Teilnehmer bei mobilen Kommunikationen die hauptsächliche Praxis.
Bei den gegenwärtigen mobilen Kommunikationssystemen, die beispielsweise durch Zellularsysteme oder PHS repräsentiert werden, wird hauptsächlich der TDMA (Time Division Multiple Access = Zeitvielfachzugriff) als das Mehrkanal zugriffsverfahren verwendet. Unter diesen wird das FDD-System zum Vergrößern des Übertragungsbereichs bei GSM (globales System für mobile Kommunikationen) und PDC (persönliches digitales zellulares Telekommunikationssystem) verwendet, die durch zellulare Telefonsysteme dargestellt werden.
Jedoch ist es zum Erhöhen der Effizienz der Verwendung der Frequenzen in einem drahtlosen Bereich nötig, den Einfluss einer Interferenz von benachbarten Zellen zu erniedrigen. Als Technologien zum Erniedrigen der Interferenz ist das selbstanpassende Antennenfeld bekannt. Dieser Typ von Technologie ist im Dokument 1, Monzingo et al., Introduction to Adaptive Arrays, John Willy and Sons, New York, 1980, offenbart.
Bei einem selbstanpassenden Antennenfeld ist ein Antennenfeld durch eine Vielzahl von Antennenelementen ausgebildet, die in einem Feld angeordnet sind. Zusätzlich wird die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein Eingangssignal für jeden der Zweige des Antennenfelds gesteuert. Dies bedeutet, dass die Nullrichtung der Strahlungscharakteristik des Antennenfelds in der Richtung der Interferenz ausgebildet wird und somit der Einfluss der Interferenz erniedrigt wird.
Eine Vorrichtung, die ein selbstanpassendes Antennenfeld und ein FDD-System kombiniert, ist ausgebildet, wie es in 34 gezeigt ist.
In den letzten Jahren wird unter Berücksichtigung der Einfachheit und der Flexibilität einer Steuerung das allgemeine Verfahren für die Steuerung der Amplitude und der Phase, die für selbstanpassende Antennenfelder nötig ist, durch eine digitale Signalverarbeitung unter Verwendung eines Prozessors, wie beispielsweise eines DSP (digitalen Signalprozessors) im Basisband realisiert. Dies ist in T. Ohgane, et al., "Implementation of a CMA Adaptive array of high speed GMSK transmission in mobile communications", IEEE Trans., Vol. 42, Nr. 3, S. 282-288, August 1993 offenbart.
Daher sind im Fall eines Realisierens eines selbstanpassenden Antennenfelds durch eine Steuerung des Basisbands ein Sender und ein Empfänger für jede Antenne des Antennenfelds nötig. Für den Sender und den Empfänger unter Verwendung dieses Typs von selbstanpassendem Antennenfeld sind die Amplituden und Phasen zwischen jedem der Zweige idealerweise gleich. Jedoch sind in der Praxis aufgrund individueller Unterschiede bezüglich Hochfrequenzschaltungen und Kabeln der elektrischen Verstärker, etc., Schwankungen der Temperaturcharakteristiken der Installationsstelle, etc., die Amplituden und Phasen zwischen Zweigen häufig unterschiedlich.
Aufgrund des Einflusses dieses Typs von Unterschied bezüglich der Amplitude und der Phase tritt in der Strahlungscharakteristik eines selbstanpassenden Antennenfelds ein Schrumpfen in der Nullrichtung und ein Ausbauchen des Nebenzipfels in Bezug auf die ideale Strahlungscharakteristik auf und dies wird ein Faktor, der eine Verschlechterung der innewohnenden Interferenzunterdrückungscharakteristiken des selbstanpassenden Antennenfelds verursacht. Dies ist beispielsweise im Dokument 3, J. Litva et al., Digital Beamforming in Wireless Communications, Artech House Publishers, 1996 offenbart.
Ein Beispiel für dieses Phänomen wird unter Bezugnahme auf 31 und 32 erklärt. 31 zeigt die Struktur des Antennenfelds und der Strahlungscharakteristik und 32 zeigt die Beziehung des Amplituden- und Phasenfehlers zu der Nulltiefe. Das bedeutet, dass unter Verwendung des Falls als Referenz, in welchem die Amplitude und die Phase, die in 31 gezeigt sind, als ideale Bedingungen für jedes von drei Antennenfeldelementen gegeben sind, die in einem in 31 gezeigten Kreis angeordnet sind, die Nulltiefe der Strahlungscharakteristik in dem Fall, in welchem die Amplitude und die Phase jedes Elements von den idealen Bedingungen abweicht, in 32 gezeigt ist.
Unter den idealen Bedingungen wird eine Strahlungscharakteristik mit einer Nullrichtung bei 180° ausgebildet, wie es in 32 gezeigt ist, und wird die Tiefe der Nullrichtung sehr groß. Jedoch in dem Fall, in welchem die Amplitude und die Phase jedes Elements von den idealen Bedingungen abweicht, die als die Referenz dienen, verschlechtert sich die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds und erniedrigt sich die Tiefe in der Nullrichtung, wie es in 32 gezeigt ist, in Abhängigkeit vom Amplitudenfehler und vom Phasenfehler.
Daher wird, um zu veranlassen, dass die Strahlungscharakteristik beim Senden und die Strahlungscharakteristik beim Empfang des selbstanpassenden Antennenfelds übereinstimmen, wenn ein FDD-System mit einer Sendefrequenz und einer Empfangsfrequenz verwendet wird, die unterschiedlich sind, eine Technologie zum Kalibrieren der Amplitude und der Phase zwischen jedem der Zweige des Anten nenfelds nötig. Zusätzlich kann in dem Fall, in welchem das selbstanpassende Antennenfeld im FDD-System verwendet wird, weil die Frequenz eines Sendens und eines Empfangens unterschiedlich ist, der Gewichtungskoeffizient für jedes Element des selbstanpassenden Antennenfelds, der während eines Empfangs erforderlich ist, während eines Sendens nicht angewendet werden wie er ist.
Daher ist es normalerweise dafür, dass dieser Gewichtungskoeffizienten des selbstanpassenden Antennenfelds während eines Sendens bestimmen wird, nötig, die Richtung des erwünschten Signals und des Interferenzsignals unter Verwendung von irgendeiner Art von Technologie zu schätzen, die die ankommende Richtung während eines Empfangs schätzt, und wird die Strahlungscharakteristik durch Bestimmen des Gewichtungskoeffizienten während eines Sendens unter Verwendung dieser Information über eine Richtung gesteuert. Somit ist, um ein selbstanpassendes Antennenfeld in einem FDD-System zu verwenden, jeweils ein Ausführen einer individuellen Kalibrierung während eines Empfangs und während eines Sendens nötig.
Herkömmlich wird in dem Fall eines Kalibrierens der Amplitude und der Phase von jedem der Sender und der Empfänger ein Referenzsignal zur Kalibrierung verwendet, das durch einen in die Vorrichtung eingebauten Oszillator ausgegeben wird. Dieser Typ von Technologie ist beispielsweise im Dokument 4, H. Steyscal et al., "Digital Beamforming for Radars" in Microwave Journal, vol. 32, no. 1, S. 122 – 136 offenbart.
Die Kalibrierungsschaltung für ein solches herkömmliches Beispiel ist in 33 gezeigt. Die Kalibrierungsprozedur im Fall eines Verwendens der in 33 gezeigten Kalibrierungsschaltung ist wie folgt:

(1) Ein Referenzsignal von einem Referenzsignaloszillator wird als gemeinsames Signal zu jedem der Zweige zu den Empfängern jedes der Zweige über einen Koppler mit einer Verzweigungseinrichtung gesendet. Der Kalibrierungswert für jeden Empfänger wird unter Verwendung des Werts gefunden, der bei dem Empfänger jedes der Zweige erhalten wird, und des Referenzwerts. Der Wert eines bestimmten Zweigs, welcher im Voraus bestimmt ist und durch den Empfänger erfasst ist, wird als dieser Referenzwert verwendet.
(2) Das vom Sender ausgegebene Signal wird zu dem Empfänger über ein Dämpfungsglied gesendet und der Kalibrierungswert für alle Sender und Empfänger wird für jeden der Zweige unter Verwendung des Werts, der für jeden der Zweige erhalten ist, und des Referenzwerts gefunden. Der hier verwendete Referenzwert ist der Wert, der durch den Empfänger des Zweigs erhalten ist, der als die Referenz dient, wenn der Kalibrierungswert des Empfängers im obigen Schritt 1 gefunden wird.
(3) Der im obigen Schritt 1 gefundene Kalibrierungswert des Empfängers wird von dem Kalibrierungswert für alle Sender und Empfänger, der im obigen Schritt 2 gefunden ist, subtrahiert, und der Kalibrierungswert für jeden Sender wird gefunden.

Auf die obige Weise können durch Verwenden der Kalibrierungsschaltung in 33 die Amplitude und die Phase zwischen jedem der Zweige des Antennenfelds in der Vorrichtung kalibriert werden.
Jedoch deshalb, weil die Frequenzen des Senders und des Empfängers in dem Fall eines FDD-Systems unterschiedlich sind, kann der Empfänger das vom Sender ausgegebene Signal nicht messen, und somit kann selbst dann, wenn eine Kalibrierungsschaltung, wie beispielsweise diejenige, die in 33 gezeigt ist, verwendet wird, die Prozedur im obigen Schritt 2 nicht ausgeführt werden. Daher kann in dem Fall eines Verwendens der herkömmlichen Kalibrierungsschaltung nur eine Kalibrierung des Empfängers ausgeführt werden, und es tritt das Problem auf, dass der Amplitudenfehler und der Phasenfehler auf der Senderseite nicht ausgelöscht werden können. Zusätzlich realisiert die herkömmliche Kalibrierungsschaltung eine Kalibrierung zwischen Vorrichtungen und kann keine Kalibrierung zwischen Antennenelementen ausführen.
Gegensätzlich dazu wird in dem Fall eine Kalibrierens der Amplitude und der Phase zwischen jedem der Zweige der Antennenfeldvorrichtung, um die Variation bezüglich der Amplitude und der Phase der Antennenelemente zu enthalten, ein Verfahren verwendet, wobei ein Signal, das von einem entfernten Feld ankommt, empfangen wird, oder ein Signal, das von einem Antennenfeld gesendet ist, bei einem entfernten Feld empfangen wird, und die Phase in einer Sequenz unter Verwendung eines Phasenschiebers für jeden der Zweige gedreht wird. Diese Technologie ist beispielsweise im Dokument 5, Mano und Kataki, "Amplitude and phase measurement method for elements of a phased array antenna", Proceedings of the Electronic Information Communication Symposium (B), vol. J-65-B, no. 5, S. 555 – 560 [in Japanisch] offenbart.
Jedoch sind bei einer mobilen Kommunikation beispielsweise die Basisstationen nicht notwendigerweise in einem regelmäßigen Muster angeordnet und ist jede Basisstation bei Positionen platziert, um die Blindzonen in einem Kommunikationsbereich auszulöschen, und bei Positionen, die in Abhängigkeit von einem größer werdenden Verkehr geeignet bestimmt sind. Im Fall eines Verwendens eines Element-Feldvektorrotationsverfahrens, das oben beschrieben ist, bei jeder Basisstation für eine mobile Kommunikation müssen die Basisstation und die Standardstation Standortlinienbedingungen erfüllen. Daher ist in einer Umgebung, wie beispielsweise bei mobilen Kommunikationen, ein Kalibrieren der Amplitude und der Phase zwischen jedem der Zweige eines Antennenfelds so weit wie möglich innerhalb der Vorrichtung selbst vorzuziehen.
Zusätzlich ist ein. Verfahren, das eine Kalibrierung der Antenne und der Sender und der Empfänger, die damit durch Senden und Empfangen eines Signals zwischen den Antennenelementen des Antennenfelds verbunden sind, ausführt, beispielsweise im Dokument 6, H. M. Aumann et al., "Phased Array Antenna Calibration and Pattern Prediction Using Mutual Coupling Measurements", IEEE Trans. On AP-37, no. 7, S. 844 – 850, Juli 1989, offenbart.
Das Dokument 6 wird unter Bezugnahme auf die 35A und 35B erklärt werden. Bei diesem Verfahren ist, wie es in 35A gezeigt ist, jedes der Antennenelemente angeordnet, um beispielsweise ein Hexagon auszubilden, und sie sind gleichzeitig derart angeordnet, dass sie gleich beabstandet sind, wenn die benachbarten Antennenelemente von einem Referenzelement aus (das in diesem Fall mit #m bezeichnet ist) angeschaut werden. In diesem Fall kann die wechselseitige Kopplung zwischen den benachbarten Antennenelementen, die vom Referenzelement aus angeschaut werden, als identisch behandelt werden. Unter dieser Bedingung können durch Senden und Empfangen eines Signals zwischen den benachbarten Antennenelementen und dem Referenzelement, wie es in 35B gezeigt ist, die Unterschiede zwischen der Amplitude und der Phase zwischen den Sendern und den Empfängern kompensiert werden.
Jedoch ist die Anordnung der Antennenelemente in der Praxis in vielen Fällen eine gerade Linie oder ein Kreis, und bei diesen tatsächlichen Anordnungen ist ein Entzerren der wechselseitigen Kopplung zwischen den verwendeten Antennen schwierig. Zusätzlich müssen, um diese Verfahren anzuwenden, alle Elemente die oben beschriebenen Bedingungen erfüllen und ist eine Vielzahl von Antennen für eine Kalibrierung nötig. Im Fall eines Verwendens dieses Verfahrens in einem FDD-System gibt es deshalb, weil die Sende- und Empfangsfrequenzen unterschiedlich sind, das derartige Problem, dass ein Signal zwischen benachbarten Antennen nicht einfach gesendet und empfangen werden kann.
US 5 412 414 offenbart eine Transceivervorrichtung mit Antennenfeld entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die in einer Antennenfeldvorrichtung sowohl die Sender als auch die Empfänger einer Vorrichtung separat und einfach kalibrieren kann, die die Antennen-Energiequelle enthält, und zwar selbst in dem Fall, in welchem die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz des Antennenfelds unterschiedlich sind. Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1 definiert.
Um diese Aufgabe bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld zu erreichen, die eine Vielzahl von Antennenelementen, Sender und Empfänger in derselben Anzahl wie die Antennenelemente des Antennenfelds zur Verfügung stellt, wobei eine Vorrichtung zur gemeinsamen Verwendung als Sender/Empfänger die jeweiligen Sender und Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbindet, und einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor, der die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem jeweiligen Antennenelement zu der Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert und gleichzeitig die Empfangsfrequenz der Empfänger unterschiedlich von der Sendefrequenz der Sender ist, stellt die vorliegende Erfindung einen Lokalsignalgenerator zur Verfügung, der ein Signal mit einer Frequenz ausgibt, die der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz der Empfänger und der Sendefrequenz der Sender entspricht, eine Verzweigungsvorrichtung, die einen Teil der Signale von der Ausgabe der Vielzahl von Sendern trennt und extrahiert, einen ersten Schalter, der das von irgendeinem der Vielzahl von Sendern ausgegebene Signal auswählt, einen Frequenzwandler, der die Frequenz des durch den ersten Schalter ausgewählten Signals durch Verwenden des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals umwandelt, einen zweiten Schalter, der durch den Frequenzwandler ausgegebene Signale eingibt und sie selektiv zu irgendeinem der Vielzahl von Pfaden entsprechend der Vielzahl von Empfängern ausgibt, einen dritten Schalter, der in jedem der Empfänger selektiv ein Empfangssignal von den Antennenelementen und ein Signal vom zweiten Schalter eingibt und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den Verbindungszustand des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters steuert, die Amplituden- und Phasenwerte, die bei den Empfängern erhalten sind, eingibt und den Kalibrierungswert jedes der Zweige des Antennenfelds findet.
Bei diesem ersten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird das durch irgendeinen der Vielzahl von Sendern ausgegebene Signal durch die Verzweigungsvorrichtung (beispielsweise einen Koppler) extrahiert, durch den ersten Schalter ausgewählt und zum Frequenzwandler eingegeben. Der Frequenzwandler wandelt die Frequenz des durch den ersten Schalter ausgewählten Signals unter Verwendung eines durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals um.
Zusätzlich entspricht die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz der Empfänger und der Sendefrequenz der Sender. Beispielsweise in dem Fall, in welchem die Sendefrequenz des Senders f1 ist und die Empfangsfrequenz des Empfängers f2 ist und es eine Beziehung f1 > f2 gibt, wird die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals f1 – f2. Daher wird dann, wenn ein vom Sender ausgegebenes Signal mit einer Frequenz f1 in einen Frequenzwandler eingegeben wird, ein Signal mit einer Frequenz f2 am Ausgang des Frequenzwandlers erhalten. Die Frequenz f2 dieses Signals ist dieselbe wie die Empfangsfrequenz f2 der Empfänger, und somit können dann, wenn dieses Signal in jeden der Empfänger eingegeben wird, die Amplitude und die Phase des Signals bei diesen Empfängern gemessen werden.
Der zweite Schalter gibt das durch den Frequenzwandler ausgegebene Signal ein und gibt es selektiv zu irgendeinem einer Vielzahl von Pfaden entsprechend der Vielzahl von Empfängern aus. Der dritte Schalter gibt in jedem Empfänger selektiv das Empfangssignal von den Antennenelementen und die Signale vom zweiten Schalter ein.
Daher kann durch Schalten des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters das Sendesignal vom Sender, der an irgendeinem der Zweige des Antennenfelds vorgesehen ist, in dem Sender von irgendeinem der Zweige eingegeben werden, nachdem es bezüglich der Frequenz übereinstimmt.
Die Kalibrierungs-Steuerschaltung führt die Steuerung des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters aus. Zusätzlich gibt die Kalibrierungs-Steuerschaltung die bei den Empfängern erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte ein und findet den Kalibrierungswert für jeden der Zweite der Antenne.
Gemäß dem ersten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld können selbst in dem Fall, in welchem die Empfangsfrequenz des Empfängers und die Sendefrequenz des Senders unterschiedlich sind, die Amplituden- und Phasenwerte durch Eingeben des durch den Sender ausgegebenen Signals in dem Empfänger gemessen werden, und somit kann eine Kalibrierung des Senders ohne ein Kalibrieren des Empfängers ausgeführt werden.
Zusätzlich wählt bei der vorliegenden Erfindung beim ersten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung in Aufeinanderfolge die von der jeweiligen Vielzahl von Sendern ausgegebenen Signale durch den ersten Schalter aus und steuert gleichzeitig den zweiten Schalter und den dritten Schalter, gibt das Signal, das einer Frequenzumwandlung durch den Frequenzwandler unterzogen worden ist, in den Empfänger des bestimmten Zweigs ein, der im Voraus zugeordnet ist, um als Referenz zu dienen, und berechnet als den Kalibrierungswert des Sendesystems jedes der Zweige ein Amplituden- und Phasenverhältnis zwischen der Vielzahl von Werten, die beim Transceiver von jedem der Zweige gemessen sind, und der Werte, die beim Transceiver des bestimmten Zweigs gemessen sind, der im Voraus zugeordnet ist, um als die Referenz zu dienen.
Die Komponenten des Senders, die Komponenten des Empfängers und die komponentenabhängigen Kennlinien sind in den Amplituden- und Phasenwerten enthalten, die durch Erfassen des durch den Sender ausgegebenen Signals beim Empfänger erhalten werden. Weil das Verhältnis der Amplituden- und Phasenwerte, das durch Messen der Signale vom Sender von jedem der Zweige bei einem bestimmten Empfänger erhalten sind, zu den Amplituden- und Phasenwerten, die durch Messen eines Signals vom Sender des Zweigs, der als die Referenz dient, gefunden wird, werden die Komponenten der gemeinsamen Empfänger und die Komponenten der Temperaturcharakteristiken, die bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte versetzt sind, von jedem der Zweige gelöscht, und können die Komponenten der Amplituden- und Phasenwerte von nur den Sendern als Kalibrierungswerte erhalten werden.
Zusätzlich wählt bei der vorliegenden Erfindung beim ersten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung ein durch den Sender eines bestimmten Zweigs, der im Voraus zugeordnet ist, um als Referenz zu dienen, ausgegebenes Signal aus und werden gleichzeitig durch Steuern des zweiten Schalters und des dritten Schalters die Signale, die einer Frequenzumwandlung durch den Frequenzwandler unterzogen worden sind, in Aufeinanderfolge in den Empfänger jedes der Zweige eingegeben, und berechnet als den Kalibrierungswert des Empfangssystems jedes der Zweige ein Amplituden- und Phasenverhältnis zwischen der Vielzahl von Werten, die beim Empfänger von jedem Zweig gemessen sind, und den Werten, die beim Empfänger des bestimmten Zweigs gemessen sind, der im Voraus zugeordnet ist, um als die Referenz zu dienen.
Die Komponente des Senders, die Komponente des Empfängers und die von den Temperaturcharakteristiken abhängigen Komponenten sind in den Amplituden- und Phasenwerten enthalten, die durch Erfassen des durch einen Sender ausgegebenen Signals bei einem Empfänger erhalten sind. Weil das Verhältnis der Amplituden- und Phasenwerte, die durch Messen des Verhältnisses der Amplituden- und Phasenwerte, die durch Messen der Signale von einem bestimmten Sender erhalten sind, zu den Amplituden- und Phasenwerten, die am Empfänger des Zweigs gemessen sind, der als die Referenz dient, gefunden wird, werden die Komponenten der gemeinsamen Sender und die Komponenten der Temperaturcharakteristiken in den Amplituden- und Phasenwerten von jedem der Zweige ausgelöscht und werden die Komponenten der Amplituden- und Phasenwerte von nur dem Empfänger als die Kalibrierungswerte erhalten.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Antennenfeld mit einer Vielzahl von Antennenelementen des Antennenfelds, Sender und Empfänger in derselben Anzahl wie die Antennenelemente des Antennenfelds, Vorrichtungen für eine gemeinsame Anwendung als Sender/Empfänger, die die jeweiligen Sender und Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbinden, und eine Strahlungscharakteristik-Steuerungsberechnungsschaltung, die die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf die von jedem der jeweiligen Antennenelemente zu der Vielzahl von Empfängern eingegebenen Signale steuert und gleichzeitig die Empfangsfrequenz der Empfänger unterschiedlich von der Sendefrequenz des an die Antennenelemente von dem Sender angelegten Signals ist, Folgendes zur Verfügung: einen Lokalsignalgenerator, der ein Signal mit einer Frequenz ausgibt, die der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz und der Sendefrequenz entspricht, einen ersten Frequenzwandler, der die Frequenz des Signals mit derselben Frequenz wie der Empfangsfrequenz, das von jedem der Vielzahl von Sendern ausgegeben ist, unter Verwendung eines durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals umwandelt, eine erste Verzweigungsvorrichtung, die einen Teil der Signale von der Ausgabe der Vielzahl von Sendern nach einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler trennt und extrahiert, eine zweite Verzweigungsvorrichtung, die einen Teil eines Signals von der Ausgabe von einem Sender vor einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler trennt und extrahiert, einen ersten Schalter, der ein durch irgendeinen der Vielzahl von Sendern in die erste Verzweigungsvorrichtung eingegebenes Signal auswählt, einen zweiten Frequenzwandler, der die Frequenz des durch den ersten Schalter ausgewählten Signals durch Verwenden des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals umwandelt, einen zweiten Schalter, der durch die zweite Verzweigungsvorrichtung ausgegebene Signale eingibt und sie selektiv zu einem der Vielzahl von Pfaden entsprechend der Vielzahl von Empfängern ausgibt, einen dritten Schalter, der in jedem der Empfänger selektiv ein Empfangssignal von den Antennenelementen, ein Signal vom zweiten Schalter und ein Signal vom zweiten Frequenzwandler eingibt, und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den Verbindungszustand des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters steuert, die bei den Empfängern erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte eingibt und den Kalibrierungswert jedes der Zweige des Antennenfelds findet.
Beim zweiten Aspekt der selbstanpassenden Transceivervorrichtung ist die Frequenz des durch jeden der Sender ausgegebenen Signals identisch zu der Emp fangsfrequenz der Empfänger, werden aber die durch jeden der Sender ausgegebenen Signale durch den ersten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen und als Sendesignale an die Antennenelemente angelegt. Somit sind, wie beim ersten Aspekt, die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz der Empfänger unterschiedlich.
Die erste Verzweigungsvorrichtung trennt und extrahiert einen Teil des Sendesignals nach einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler. Der erste Schalter wählt ein Signal (das Signal nach einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler) vom Sender von irgendeinem der Zweige aus und gibt dieses zum zweiten Frequenzwandler ein. Der zweite Frequenzwandler wandelt die Frequenz des durch den ersten Schalter ausgewählten Signals unter Verwendung des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals um.
Zusätzlich entspricht die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz des Empfängers und der Sendefrequenz. Beispielsweise wird in dem Fall, in welchem die Sendefrequenz des an die Antennenelemente angelegten Signals f1 ist, die Empfangsfrequenz des Empfängers f2 ist und die Beziehung zwischen diesen Frequenzen f1 > f2 ist, die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals f1 – f2.
Daher wird dann, wenn das Signal, das von dem Sender eingegeben wird, durch den ersten Frequenzwandler läuft und die Frequenz f1 hat, in den zweiten Frequenzwandler eingegeben wird, ein Signal mit einer Frequenz f2 am Ausgang des zweiten Frequenzwandlers erhalten. Die Frequenz f2 dieses Signals ist identisch zu der Frequenz f2 der Empfangsfrequenz des Empfängers, und somit können dann, wenn dieses Signal in einem jeweiligen Empfänger eingegeben wird, die Amplitude und die Phase am Empfänger gemessen werden.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des von jedem der Sender ausgegebenen Signals identisch zu der Empfangsfrequenz der Empfänger und somit können in dem Fall, in welchem das Signal vom Sender vor einem Laufen durch den ersten Frequenzwandler extrahiert wird, die Amplituden- und Phasenwerte am Empfänger ohne Umwandeln der Frequenz dieses Signals gemessen werden.
Somit extrahiert der zweite Schalter aus der Ausgabe des Senders von einem Zweig das Signal vor einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler unter Verwendung der zweiten Verzweigungsvorrichtung und gibt dieses selektiv zu einem der Vielzahl von Pfaden entsprechend der Vielzahl von Empfängern aus. Der dritte Schalter gibt in jedem Empfänger selektiv das Empfangssignal von den Antennenelementen, das Signal vom zweiten Schalter und das Signal vom zweiten Frequenzwandler ein.
Daher kann durch Schalten des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters das Sendesignal vom Sender, der an irgendeinem der Zweige des Antennefelds vorgesehen ist, in den Empfänger von irgendeinem der Zweige eingegeben werden, nachdem es bezüglich der Frequenz übereinstimmt.
Die Kalibrierungs-Steuerschaltung führt die Steuerung des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters aus. Zusätzlich gibt die Kalibrierungs-Steuerschaltung die am Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte ein und findet den Kalibrierungswert jedes der Zweige des Antennenfelds.
Zusätzlich kann der zweite Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld eine Kalibrierung des Senders ohne Kalibrieren des Empfängers ausführen, weil die Amplituden- und Phasenwerte durch Eingeben der durch den Sender zum Empfänger ausgegebenen Signale selbst in dem Fall gemessen werden können, in welchem die Empfangsfrequenz und die Sendefrequenz unterschiedlich sind.
Zusätzlich wählt bei der vorliegenden erfindungsgemäß bei dem zweiten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung von jedem der Vielzahl von Sendern ausgegebene Signale unter Verwendung des ersten Schalters in einer Ablauffolge aus und steuert gleichzeitig den zweiten Schalter und den dritten Schalter, gibt in den Empfänger eines bestimmten Zweigs, der im Voraus zum Dienen als Referenzsignal zugeordnet ist, ein Signal ein, das durch den zweiten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen worden ist, und berechnet als den Kalibrierungswert des Sendersystems jedes der Zweige das Verhältnis der Vielzahl der für die jeweiligen Signale von den Sendern jedes der Zweige gemessenen Amplituden- und Phasenwerte zu den für das Signal von dem Sender eines bestimmten Zweigs, der im Voraus zum Dienen als Referenz zugeordnet ist, gemessenen Amplituden- und Phasenwerten.
Die Komponente des Senders, die Komponente des Empfängers und die Komponenten der Temperaturcharakteristiken sind in den Amplituden- und Phasenwerten enthalten, die durch Erfassen des durch den Sender ausgegebenen Signals beim Empfänger erhalten sind. Das Verhältnis der durch Messen des Signals vom Sender jedes der Zweige bei einem bestimmten Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte und der durch Messen des Signals vom Sender des Zweigs, der als die Referenz dient, erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte, und somit die Komponenten der gemeinsamen Empfänger und die Komponenten, die von Temperaturcharakteristiken abhängig sind, werden in den Amplituden- und Phasenwerten jedes der Zweige ausgelöscht, und die Komponente der Amplituden- und Phasenwerte von nur dem Sender wird als der Kalibrierungswert erhalten.
Zusätzlich extrahiert bei der vorliegenden Erfindung beim zweiten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung die durch den Sender eines bestimmten Zweigs, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, ausgegebenen Signale unter Verwendung der zweiten Verzweigungsvorrichtung, gibt diese in Aufeinanderfolge zu den Empfängern jedes der Zweige über den zweiten Schalter und den dritten Schalter ein und berechnet als den Kalibrierungswert des Empfangssystems jedes der Zweige das Verhältnis der Vielzahl von bei den jeweiligen Empfängern jedes der Zweige gemessenen Amplituden- und Phasenwerten und den bei dem Empfänger des bestimmten Zweigs, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, gemessenen Amplituden- und Phasenwerte.
Die Komponente des Senders, die Komponente des Empfängers und die Komponenten der Temperaturcharakteristiken sind in den Amplituden- und Phasenwerten enthalten, die durch Erfassen des durch den Sender ausgegebenen Signals beim Empfänger erhalten sind. Das Verhältnis der Amplituden- und Phasenwerte, die durch Messen des Signals von dem bestimmten Sender bei dem Empfänger jedes der Zweige erhalten sind, und der bei dem Empfänger des Zweigs, der als die Referenz dient, gemessenen Amplituden- und Phasenwerte wird gefunden, und somit werden die Komponente der gemeinsamen Sender und die Komponenten, die von den Temperaturcharakteristiken abhängig sind, in den Amplituden- und Phasenwerten jedes der Zweige ausgelöscht und wird die Komponente der Amplituden- und Phasenwerte von nur dem Empfänger als der Kalibrierungswert erhalten.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Antennenfeld mit einer Vielzahl von Antennenelementen, Sender und Empfänger in derselben Anzahl wie die Antennenelemente des Antennenfelds, Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung als Sender/Empfänger, die die jeweiligen Sender und Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbinden, und eine Strahlungscharakteristik-Steuerungsberechnungsschaltung, die die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem jeweiligen Antennenelement zu der Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert, und gleichzeitig die Empfangsfrequenz der Empfänger unterschiedlich von der Sendefrequenz der Sender ist, zur Verfügung stellt, Folgendes zur Verfügung: einen Lokalsignalgenerator, der ein Signal mit einer Frequenz ausgibt, die der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz der Empfänger und der Sendefrequenz der Sender entspricht, eine Verzweigungsvorrichtung, die einen Teil der Signale von der Vielzahl jeweiliger Sender trennt und extrahiert, eine Vielzahl erster Schalter, die eines der Ausgangssignale der jeweiligen Verzweigungsvorrichtungen von zwei benachbarten Zweigen in der Anordnung der Zweige des Antennenfelds, die im Voraus bestimmt sind, eingibt und auswählt, einen Frequenzwandler, der die Frequenz des durch den ersten Schalter ausgewählten Signals durch Verwenden des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals umwandelt, eine Vielzahl zweiter Schalter, die durch den Frequenzwandler ausgegebene Signale für jeden der Vielzahl von Zweigen des Antennenfelds eingeben und dieses zu einem der zwei Zweige, die benachbart zueinander sind, selektiv ausgibt, einen dritten Schalter, der eines der Empfangssignale von dem Antennenelement des relevanten Zweigs, ein Signal von dem zweiten Schalter, der im relevanten Zweig enthalten ist, und ein Signal vom zweiten Schalter, der im benachbarten Zweig enthalten ist, auswählt und es in einen der Empfänger eingibt, und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den Verbindungszustand des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters steuert, die beim Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte eingibt und den Kalibrierungswert von jedem der Zweige des Antennenfelds findet.
Bei einem dritten Aspekt des selbstanpassenden Antennenfelds gibt ein erster Schalter die Ausgangssignale der Verzweigungsvorrichtung jeweils von zwei Zweigen, die benachbart zueinander sind, ein und wählt eines von ihnen aus. Darüber hinaus stimmen die zwei Zweige, die in diesem Fall benachbart sind, nicht notwendigerweise mit der tatsächlichen Anordnung der Antennenelemente überein, und die Anordnung der Zweige, die der erste Schalter auswählt, kann beliebig bestimmt werden.
Der Frequenzwandler wandelt die Frequenzen des durch den ersten Schalter in jedem der Zweige unter Verwendung des Signals um, das der Lokalsignalgenerator ausgibt.
Zusätzlich entspricht die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz des Empfängers und der Sendefrequenz des Senders. Beispielsweise wird in dem Fall, in welchem die Sendefrequenz des Senders f1 ist, die Empfangsfrequenz des Empfängers f2 ist und die Beziehung zwischen ihnen (f1 > f2) ist, dann die Frequenz des durch den Lokalsignalgenerator ausgegebenen Signals (f1 – f2). Daher wird dann, wenn das vom Empfänger ausgegebene Signal, das eine Frequenz von f1 hat, in den Frequenzwandler eingegeben wird, ein Signal mit einer Frequenz von f2 am Ausgang des Frequenzwandlers erhalten. Die Frequenz f2 dieses Signals ist dieselbe wie die Empfangsfrequenz f2 der Empfänger, und somit können dann, wenn dieses Signal in jeden der Empfänger eingegeben wird, die Amplitude und die Phase des Signals bei diesen Empfängern gemessen werden.
Der zweite Schalter gibt ein durch den Frequenzwandler für die jeweilige Vielzahl von Zweigen des Antennenfelds ausgegebenes Signal ein und gibt es selektiv zu einem der Pfade unter den zwei Verzweigungen aus, die benachbart zueinander sind.
Für die jeweilige Vielzahl von Zweigen des Antennenfelds wählt der dritte Schalter unter den Empfangssignalen von den Antennenelementen des relevanten Zweigs, dem zweiten Schalter, der zu dem relevanten Zweig gehört, oder das Signal von dem zweiten Schalter, das zu dem benachbarten Zweig gehört aus und gibt sie in einen Empfänger ein.
Daher kann durch Schalten des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters das Sendesignal von dem Sender, der auf irgendeinem der Zweige des Antennenfelds vorgesehen ist, in den Empfänger von irgendeinem der Zweige eingegeben werden, nachdem es bezüglich der Frequenz übereinstimmt.
Die Kalibrierungs-Steuerschaltung führt die Steuerung des ersten Schalters, des zweiten Schalters und des dritten Schalters aus. Zusätzlich gibt die Kalibrierungs-Steuerschaltung die am Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerte ein und findet den Kalibrierungswert für jeden der Zweige der Antenne.
Gemäß dem dritten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird selbst in dem Fall, in welchem die Empfangsfrequenz des Empfängers und die Sendefrequenz des Senders unterschiedlich sind, das durch den Sender ausgegebene Signal in den Empfänger eingegeben und können die Amplituden- und Phasenwerte gemessen werden, und somit kann nicht nur eine Kalibrierung des Empfängers ausgeführt werden, sondern auch eine Kalibrierung des Senders.
Zusätzlich wählt bei dem dritten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung abwechselnd durch den ersten Schalter die durch die Sender von zwei benachbarten Zweigen bei jedem der benachbarten Zweige ausgegebenen Signale aus und steuert gleichzeitig den zweiten Schalter und den dritten Schalter, gibt das durch den Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogene Signal in einen Empfänger ein, der im Voraus unter den zwei Zweigen zugeordnet ist, findet als das erste Verhältnis das Verhältnis der jeweils gemessenen Werte der Amplitude und der Phase für die Signale von den Sendern der zwei Zweige und gleichzeitig für Zweige, die andere als der Zweig sind, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, und wird das bei dem relevanten Zweig gefundene erste Verhältnis unter Verwendung des bei den anderen Zweigen gefundenen ersten Verhältnisses kalibriert und wird der Kalibrierungswert des Sendesystems jedes der Zweige berechnet.
Die Signale von den Sendern von zwei benachbarten Zweigen werden abwechselnd durch den ersten Schalter ausgewählt und in den Empfänger eingegeben, der für einen Zweig gemeinsam ist, und dadurch werden die zwei Amplituden- und Phasenwerte erhalten. Das Verhältnis für diese zwei Amplituden- und Phasenwerte dient als das erste Verhältnis. Das erste Verhältnis wird bei jedem der jeweiligen benachbarten Zweige gefunden.
Jedoch sind Amplituden- und Phasenwertkomponenten in Bezug auf den Sender der zwei Zweige in dem zwischen zwei benachbarten Zweigen gefundenen ersten Verhältnis enthalten. Somit wird für Zweige, die andere als derjenige sind, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, das bei dem relevanten Zweig gefundene erste Verhältnis unter Verwendung des von den anderen Zweigen gefundenen ersten Verhältnisses kalibriert.
Durch diese Kalibrierung wird das erste Verhältnis von jedem der Zweige mit dem Verhältnis der Amplituden- und Phasenwerte des Senders des relevanten Zweigs in Bezug auf die Amplituden- und Phasenwertkomponenten des Senders eines bestimmten Zweigs, der zum Dienen als Referenz zugeordnet ist, vereinheitlicht. Daher kann das erste Verhältnis von jedem der Zweige als ein Kalibrierungswert für die Amplituden- und Phasenwertkomponenten von jedem der Sender verwendet werden.
Zusätzlich wählt bei der vorliegenden Erfindung beim dritten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung das durch den einen Sender, der im Voraus unter zwei benachbarten Zweigen für jeden benachbarten Zweig durch den ersten Schalter zugeordnet ist, ausgegebene Signal aus und steuert gleichzeitig den zweiten Schalter und den dritten Schalter, gibt abwechselnd das Signal, das durch den Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen worden ist, in jeden der Empfänger der zwei benachbarten Zweige ein und findet als ein erstes Verhältnis das Verhältnis einer Vielzahl von jeweils bei den Empfängern von zwei benachbarten Zweigen gemessenen Amplituden- und Phasenwerten und gleichzeitig für Zweige, die andere als derjenige sind, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, und wird das bei dem relevanten Zweig gefundene erste Verhältnis unter Verwendung des bei den anderen Zweigen gefundenen ersten Verhältnisses kalibriert und wird der Kalibrierungswert des Empfangssystems von jedem der Zweige berechnet.
Für jeden von zwei benachbarten Zweigen wird das Signal von einem der Empfänger abwechselnd bei dem zweiten Schalter ausgewählt und in einen der Empfänger eingegeben, und dadurch werden zwei Amplituden- und Phasenwerte erhalten. Das Verhältnis von diesen zwei Amplituden- und Phasenwerten dient als das erste Verhältnis. Das erste Verhältnis wird für jeden der jeweiligen benachbarten Zweige gefunden.
Amplituden- und Phasenwertkomponenten in Bezug auf den Empfänger der zwei Zweige sind im ersten Verhältnis enthalten, das zwischen zwei benachbarten Zweigen gefunden ist. Somit wird für Zweige, die andere als derjenige sind, der im Voraus zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, das bei dem relevanten Zweig gefundene erste Verhältnis unter Verwendung des bei den anderen Zweigen gefundenen ersten Verhältnisses kalibriert.
Durch diese Kalibrierung wird das erste Verhältnis von jedem der Zweige mit dem Verhältnis der Amplituden- und Phasenwerte des Empfängers des relevanten Zweigs in Bezug auf die Amplituden- und Phasenwertkomponenten des Empfängers des bestimmten Zweigs, der zum Dienen als die Referenz zugeordnet ist, vereinheitlicht. Daher kann das erste Verhältnis von jedem der Zweige als ein Kalibrierungswert für die Amplituden- und Phasenwertkomponenten von jedem der Empfänger verwendet werden.
Zusätzlich stellt bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Antennenfeld zur Verfügung stellt, das durch N Antennenelemente ausgebildet ist, wobei N eine ganze Zahl ist und drei oder mehr zeigt; N Sender und Empfänger; eine Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung als Sender/Empfänger, die die jeweiligen Sender und Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbindet; und einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor, der die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem der jeweiligen Antennenelemente in die Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert, und gleichzeitig die Empfangsfrequenz des Antennenfelds, die bei einer Kommunikation zu verwenden ist, und die Sendefrequenz unterschiedlich ist, ein vierter Aspekt einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld Folgendes zur Verfügung: N Sender, für welche die Frequenz des Sendesignals identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; einen ersten Frequenzwandler, der die Frequenz von durch jeden der N Sender gesendeten Signale in die Sendefrequenz des Antennenfelds umwandelt; N Verzweigungsvorrichtungen die ein Signal von der Ausgabe von jedem der N Sender vor einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler extrahieren; N Empfänger, für welche die Frequenz des Empfangssignals identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; einen zweiten Frequenzwandler, der ein Signal mit einer Frequenz identisch zu der Sendefrequenz des Antennenfelds in eine Frequenz umwandelt, die identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; einen Ausgang des ersten Frequenzwandlers; einen Eingang des Empfängers; N erste Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die zwischen jedem der Antennenelemente vorgesehen sind; N zweite Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die zwischen dem Ausgang der Verzweigungsvorrichtung, dem Eingang des zweiten Frequenzwandlers und jedem der Antennenelemente vorgesehen sind; wenigstens eine zusätzliche Antenne, die mit irgendeinem der N Sender oder der N Empfänger verbunden sein kann; einen ersten Schalter, der an jedem der Antennenelemente vorgesehen ist und der irgendeines der Antennenelemente oder der zusätzlichen Antenne mit irgendeiner der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger oder der zweiten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger verbindet; einen zweiten Schalter, der an jedem Empfänger vorgesehen ist und mit dem Eingang der Empfänger verbunden ist und selektiv in die Empfänger irgendeines der Empfangssignale von der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger oder der Empfangssignale, die durch den zweiten Frequenzwandler ausgegeben sind, selektiv eingibt; einen dritten Schalter, der die zusätzliche Antenne mit irgendeinem der ersten Schalter verbindet; und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter steuert und gleichzeitig den Kalibrierungswert der Amplitude und der Phase zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den von jedem der Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerten findet.
Beim vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld werden durch Steuern des ersten Schalters, des zweiten und des dritten Schalters die Schaltungen von drei Zweigen ausgewählt und kann ein von jedem von zwei Zweigen gesendetes Signal durch den einen gemeinsamen Zweig empfangen werden oder kann das von dem einen gemeinsamen Zweig gesendete Signal durch jeden der zwei übrigen Zweige empfangen werden.
Zusätzlich kann ein Signal unter Verwendung der zusätzlichen Antenne für den gemeinsamen Zweig gesendet oder empfangen werden.
Die zusätzliche Antenne ist bei einer vorbestimmten Position angeordnet, und durch Empfangen bei dem einen gemeinsamen Zweig von einem von zwei Zweigen über die zusätzliche Antenne gesendeten Signals können die relativen Amplituden- und Phasenwerte, die den Sendeteil 115 und Antennenelemente der zwei Zweige enthalten, als der Kalibrierungswert gefunden werden.
Zusätzlich können durch Empfangen des von dem einen gemeinsamen Zweig bei den zwei jeweiligen Zweigen über die zusätzliche Antenne gesendeten Signals die relativen Amplituden- und Phasenwerte, die den Empfangsteil und die Antennenelemente der zwei Zweige enthalten, als der Kalibrierungswert gefunden werden.
Weil die Empfangsfrequenz und die Sendefrequenz des Antennenfelds, das zur Kommunikation verwendet wird, unterschiedlich sind, ist die Frequenz des von dem Antennenfeld gesendeten Signals unterschiedlich von der Empfangsfrequenz des Empfängers, aber der Empfänger kann das Empfangssignal mit einer empfangbaren Frequenz aufgrund des zweiten Frequenzwandlers erhalten, der auf der Empfangsseite vorgesehen ist.
Zusätzlich steuert bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter und wählt unter den N Sendern den ersten Sender oder den zweiten Sender, die jeweils in Zweigen von zwei Antennenelementen enthalten sind, die gleiche Abstände von der zusätzlichen Antenne haben, aus und wählt gleichzeitig unter den N Empfängern einen Kalibrierungsempfänger aus, der in einem Zweig enthalten ist, der unterschiedlich von denjenigen des ersten Senders und des zweiten Senders ist, verbindet den dritten Schalter mit einem Kalibrierungsempfänger, der in einem Zweig enthalten ist, der unterschiedlich von demjenigen des ersten Senders und des zweiten Senders ist, sendet das Signal, das das Signal ist, das durch den ersten Sender gesendet und durch den ersten Frequenzwandler einer Frequenzwandlung unterzogen ist, von dem Antennenelement des Zweigs, der im ersten Sender enthalten ist, gibt die Ausgabe, die das Signal von dem ersten Sender ist, das durch die zusätzliche Antenne empfangen und durch den zweiten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, in den Kalibrierungsempfänger ein und erfasst einen bei dem Kalibrierungsempfänger erhaltenen ersten gemessenen Wert, sendet das Signal, das das Signal ist, das von dem zweiten Sender gesendet und durch den ersten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, von dem Antennenelement, das im zweiten Sender enthalten ist, gibt die Ausgabe, die das Signal von dem zweiten Sender ist und durch die zusätzliche Antenne empfangen ist und durch den zweiten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, in den Kalib rierungsempfänger ein und erfasst den beim Kalibrierungsempfänger erhaltenen zweiten gemessenen Wert, berechnet das Verhältnis des zweiten gemessenen Werts und des ersten gemessenen Werts, um als der erste Kalibrierungswert zu dienen, findet den ersten Kalibrierungswert für die jeweilige Vielzahl von Zweigen basierend auf dem ersten gemessenen Wert und dem zweiten gemessenen Wert, die durch Schalten in einer Ablauffolge der Auswahl des ersten Senders und des zweiten Senders gemessen sind, und für Zweige, die andere als der Referenzzweig sind, der im Voraus zugeordnet ist, kalibriert den ersten Kalibrierungswert des relevanten Zweigs unter Verwendung des bei den anderen Zweigen erhaltenen ersten Kalibrierungswerts und berechnet den relativen Wert in Bezug auf den Referenzzweig als den ersten Kalibrierungswert.
Bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld steuert die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter und wählt unter den N Sendern einen ersten Sender und den zweiten Sender, die in den jeweiligen Zweigen von zwei Antennenelementen enthalten sind, die gleiche Abstände von der zusätzlichen Antenne haben, aus und wählt gleichzeitig unter den N Empfängern einen Kalibrierungsempfänger aus, der in einem Zweig enthalten ist, der unterschiedlich von denjenigen des ersten Senders und des zweiten Senders ist.
Zusätzlich sendet die Kalibrierungs-Steuerschaltung das Signal, das das Signal ist, das von dem ersten Sender gesendet und durch den ersten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, von dem Antennenelement des Zweigs, der im ersten Sender enthalten ist, gibt die Ausgabe, die das Signal von dem ersten Sender ist, das durch das zusätzliche Element empfangen und durch den zweiten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, in den Kalibrierungsempfänger ein und erfasst den bei dem Kalibrierungsempfänger erhaltenen ersten gemessenen Wert.
Weiterhin sendet die Kalibrierungs-Steuerschaltung das Signal, das das Signal ist, das durch den zweiten Sender gesendet und durch den ersten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, von dem Antennenelement des Zweigs, der im zweiten Sender enthalten ist, gibt die Ausgabe, die das Signal von dem zweiten Sender ist, das durch die zusätzliche Antenne empfangen und durch den zweiten Frequenzwandler einer Frequenzumwandlung unterzogen ist, in dem Kalibrierungsempfänger ein und erfasst einen bei dem Kalibrierungsempfänger erhaltenen zweiten gemessenen Wert.
Zusätzlich berechnet die Kalibrierungs-Steuerschaltung als den ersten Kalibrierungswert das Verhältnis des zweiten gemessenen Werts und des ersten gemessenen Werts und findet die jeweiligen ersten Kalibrierungswerte für die Vielzahl von Zweigen basierend auf dem jeweiligen ersten gemessenen Wert und dem zweiten gemessenen Wert durch Umschalten der Auswahl des ersten Senders und des zweiten Senders in einer Ablauffolge. Zusätzlich wird für Zweige, die andere als der Referenzzweig sind, der im Voraus zugeordnet ist, der erste Kalibrierungswert des relevanten Zweigs unter Verwendung des bei den anderen Zweigen erhaltenen ersten Kalibrierungswerts kalibriert und wird der erste Kalibrierungswert als ein relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig berechnet.
Bei dem oben beschriebenen vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann selbst in dem Fall, in welchem es viele Antennenelemente im Antennenfeld gibt, der Kalibrierungswert für die Amplituden- und Phasenwerte des Senders, der die Sender und Antennenelemente der jeweiligen Zweige enthält, als ein relativer Wert in Bezug auf einen bestimmten Referenzzweig gefunden werden.
Zusätzlich steuert bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter und wählt unter den N Sendern den ersten Sender oder den zweiten Sender aus, die jeweils in Zweigen von zwei Antennenelementen enthalten sind, die gleiche Abstände von der zusätzlichen Antenne haben, und wählt gleichzeitig unter N Sendern einen Kalibrierungssender aus, der in einem Zweig enthalten ist, der unterschiedlich von denjenigen des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers ist, sendet das durch den Kalibrierungssender ausgegebene Signal von der zusätzlichen Antenne über die Verzweigungsvorrichtung, die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, den ersten Schalter und den dritten Schalter, gibt das Signal vom Kalibrierungssender, das durch das Antennenelement der Zweige empfangen ist, das im ersten Empfänger enthalten ist, in den ersten Empfänger und erfasst den beim ersten Empfänger erhaltenen ersten gemessenen Wert, gibt das Signal vom Kalibrierungssender, das durch das Antennenelement des Zweigs empfangen ist, das im zweiten Empfänger enthalten ist, in den zweiten Empfänger ein und erfasst ein bei dem zweiten Empfänger erhaltenes zweites gemessenes Signal, berechnet das Verhältnis des zweiten Messwerts und des ersten Messwerts als den ersten Kalibrierungswert, findet die ersten Kalibrierungswerte der jeweiligen Vielzahl von Zweigen basierend auf dem ersten gemessenen Wert und dem zweiten gemessenen Wert, die jeweils durch Schalten in Aufeinanderfolge der Auswahl des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers gemessen sind, kalibriert den ersten Kalibrierungswert des relevanten Zweigs unter Verwendung des bei den anderen Zweigen erhaltenen ersten Kalibrierungswerts und berechnet den ersten Kalibrierungswert als einen relativen Wert in Bezug auf den Referenzzweig.
Bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld steuert die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter und wählt unter N Empfängern den ersten Empfänger und den zweiten Empfänger aus, die jeweils in Zweigen von zwei Antennenelementen enthalten sind, die gleiche Abstände von der zusätzlichen Antenne haben, und wählt gleichzeitig unter N Sendern einen Kalibrierungssender aus, der in einem Zweig enthalten ist, der unterschiedlich von demjenigen des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers ist.
Zusätzlich sendet die Kalibrierungs-Steuerschaltung ein durch den Kalibrierungssender ausgegebenes Signal von der zusätzlichen Antenne über eine Verzweigungsvorrichtung, eine zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, einen ersten Schalter und einen dritten Schalter, gibt das Signal von dem Kalibrierungssender, das durch das Antennenelement des Zweigs empfangen ist, das im ersten Sender enthalten ist, in den ersten Empfänger ein und erfasst den bei dem ersten Empfänger erhaltenen ersten gemessenen Wert.
Weiterhin gibt die Kalibrierungs-Steuerschaltung ein Signal von dem Kalibrierungssender, das durch das Antennenelement eines Zweigs empfangen ist, das im zweiten Empfänger enthalten ist, in den zweiten Empfänger ein und erfasst den bei dem zweiten Empfänger erhaltenen zweiten gemessenen Wert.
Zusätzlich berechnet die Kalibrierungs-Steuerschaltung das Verhältnis des zweiten gemessenen Werts und des ersten gemessenen Werts als den ersten Kalibrierungswert und findet den ersten Kalibrierungswert für die jeweilige Vielzahl von Zweigen basierend auf dem jeweils ersten gemessenen Wert und dem zweiten gemessenen Wert, die durch jeweiliges Schalten in einer Aufeinanderfolge des ersten Empfängers und des zweiten Empfängers gemessen sind. Zusätzlich kalibriert die Kalibrierungs-Steuerschaltung für Zweige, die andere als der Referenzzweig sind, der im Voraus zugeordnet ist, den ersten Kalibrierungswert für den relevanten Zweig unter Verwendung des bei den anderen Zweigen erhaltenen ersten Kalibrierungswerts und berechnet den ersten Kalibrierungswert als einen relativen Wert in Bezug auf den Referenzzweig.
Bei dem oben beschriebenen vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann selbst in dem Fall, in welchem es viele Antennenelemente im Antennenfeld gibt, der Kalibrierungswert der Amplituden- und Phasenwerte des Empfangsteils, der den Empfänger und Antennenelemente der jeweiligen Zweige enthält, als ein relativer Wert in Bezug auf einen bestimmten Referenzzweig gefunden werden.
Zusätzlich ordnet bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die vorliegende Erfindung N Antennenelemente in einem gleichen Abstand auf einer geraden Linie an und ordnet gleichzeitig eine zusätzliche Antenne bei einer Position in der Mitte von zwei Antennenelementen an.
In dem Fall, in welchem die Antennenelemente des Antennenfelds in einer Linie angeordnet sind, können durch Platzieren der zusätzlichen Antenne bei einer Position in der Mitte der zwei ausgewählten Antennenelemente die Abstände zwischen den zwei jeweiligen Antennenelementen gleich gemacht werden.
Durch Gleichmachen der jeweiligen Abstände zwischen der zusätzlichen Antenne und den zwei Antennenelementen kann der Kalibrierungswert so gefunden werden, dass der Einfluss eines Sendeverlusts zwischen den Antennenelementen und der zusätzlichen Antenne nicht erscheint.
Darüber hinaus kann in dem Fall, in welchem der Kalibrierungswert für jeden von drei oder mehreren Zweigen gefunden wird, die Position der einen zusätzlichen Antenne in Abhängigkeit von der Anordnung der ausgewählten Zweige modifiziert werden, oder kann eine Vielzahl von zusätzlichen Antennen im Voraus bei Positionen in der Mitte davon angeordnet werden und kann dann die Vielzahl von zusätzlichen Antennen durch einen Schalter geschaltet werden.
Zusätzlich ordnet bei dem vierten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbst anpassendem Antennenfeld die vorliegende Erfindung N Antennenelemente in gleichen Abständen auf einem Kreis an und ordnet gleichzeitig die zusätzliche Antenne bei der Mittenposition des Kreises an.
In dem Fall, in welchem die Antennenelemente des Antennenfelds auf einem Kreis eingerichtet angeordnet sind, können durch Anordnen der zusätzlichen Antenne bei der Mittenposition dieses Kreises die Abstände zwischen allen jeweiligen Antennenelementen und der zusätzlichen Antenne gleichgemacht werden.
Zusätzlich stellt bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Antennenfeld zur Verfügung stellt, das durch N Antennenelemente ausgebildet ist, wobei N eine ganze Zahl ist und zwei oder mehr zeigt; N Sender und Empfänger; eine Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die die jeweiligen Sender und Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbindet; und einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor, der die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem jeweiligen Antennenelement in die Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert, und gleichzeitig die Empfangsfrequenz eines Antennenfelds, um bei einer Kommunikation verwendet zu werden, und die Sendefrequenz unterschiedlich sind, ein fünfter Aspekt einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld N Sender zur Verfügung, für welche die Frequenz des Sendesignals identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; einen ersten Frequenzwandler, der die Frequenz von Signalen, die durch jeden der N Sender gesendet sind, zu der Sendefrequenz des Antennenfelds umwandelt; N erste Verzweigungsvorrichtungen, die ein Signal von der Ausgabe jedes der N Sender vor einer Umwandlung durch den ersten Frequenzwandler extrahieren; N zweite Verzweigungsvorrichtungen, die ein Signal von dem ersten Frequenzwandler nach einer Umwandlung bei jedem der Zweige des Antennenfelds extrahieren; N Empfänger, für welche die Frequenz des Empfangssignals identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; einen zweiten Frequenzwandler, der ein Signal mit einer Frequenz identisch zu der Sendefrequenz des Antennenfelds zu einer Frequenz umwandelt, die identisch zu der Empfangsfrequenz des Antennenfelds ist; N erste Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die zwischen dem Ausgang des ersten Frequenzwandlers, dem Eingang des Empfängers und jedem der Antennenelemente vorgesehen sind; einen Ausgang der Verzweigungsvorrichtung; einen Eingang des zweiten Frequenzwandlers; N zweite Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die zwischen jedem der Antennenelemente vorgesehen sind; wenigstens eine zusätzliche Antenne, die mit irgendeinem der N Sender oder der N Empfänger verbunden werden kann; einen ersten Schalter, der an jedem der Antennenelemente vorgesehen ist, und der irgendeines der Antennenelemente oder der zusätzlichen Antenne mit irgendeiner der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger oder der zweiten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger verbindet; einen zweiten Schalter, der den Ausgang der ersten Verzweigungsvorrichtung, die im Referenzzweig enthalten ist, der im Voraus zugeordnet ist, mit dem Eingang des Empfängers in irgendeinem Zweig verbindet; einen dritten Schalter, der irgendeinen der Ausgänge der N zweiten Verzweigungsvorrichtungen, die in jedem der Zweige enthalten sind, mit dem Eingang des zweiten Frequenzwandlers verbindet, der im Referenzzweig enthalten ist; den Ausgang eines dritten Schalters; einen vierten Schalter, der irgendeinen der zweiten Zirkulatoren, die im Referenzzweig enthalten sind, mit dem Eingang des zweiten Frequenzwandlers verbindet, der im Referenzzweig enthalten ist; einen fünften Schalter, der in jedem der Zweige irgendeines der Empfangssignale von der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, des durch den zweiten Frequenzwandler ausgegebenen Signals oder des Signals von dem Sender, das durch den zweiten Schalter ausgegeben ist, auswählt und es an den Eingang eines Empfängers anlegt; einen sechsten Schalter, der die zusätzliche Antenne mit einem der ersten Schalter verbindet; und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den ersten Schalter, den zweiten Schalter, den dritten Schalter, den vierten Schalter, den fünften Schalter und den sechsten Schalter steuert und gleichzeitig die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen basierend auf den von jedem Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerten findet.
Bei dem fünften Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann durch Steuern des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters, des vierten Schalters, des fünften Schalters und des sechsten Schalters das Senden und Empfangen von Signalen zwischen einem Referenzzweig und einem ausgewählten Zweig ausgeführt werden, ohne ein Antennenelement dazwischen anzuordnen.
Dies bedeutet, dass in dem Fall eines Messens des Kalibrierungswerts eines Empfängers das durch den ersten Frequenzwandler des Referenzzweigs und des ausgewählten Zweigs ausgegebene Signal selektiv in den Empfänger des Referenzzweigs über die zweite Verzweigungsvorrichtung, den dritten Schalter, den vierten Schalter, den zweiten Frequenzwandler und den fünften Schalter eingegeben wird, und somit für den jeweiligen Referenzzweig und den ausgewählten Zweig die Amplituden- und Phasenwerte des Senders bei dem Empfänger des Referenzzweigs gemessen werden können. Daher kann ein Kalibrierungswert eines Empfängers, der die Antenne nicht enthält, als relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden.
Zusätzlich läuft in dem Fall, in welchem der Kalibrierungswert des Empfängers gemessen wird, das Signal, das durch den Sender des Referenzzweigs ausgegeben wird, durch die erste Verzweigungsvorrichtung und den zweiten Schalter, läuft dann durch den Referenzzweig und den ausgewählten Zweig des fünften Schalters und wird dann in den Empfänger jedes der Zweige eingegeben, und somit kann das Signal von dem Sender des Referenzzweigs bei den Empfängern des Referenzzweigs und des ausgewählten Zweigs gemessen werden, ohne ein Antennenelement dazwischen anzuordnen. Daher kann ein Kalibrierungswert eines Empfängers, der die Antenne nicht enthält, als relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden.
Zusätzlich stellt bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die ein Antennenfeld zur Verfügung stellt, das durch N Antennenelemente ausgebildet ist, wobei N eine ganze Zahl ist und zwei oder mehr zeigt; N Sender und Empfänger, eine erste Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die jeweils den Sender und den Empfänger mit jedem der Antennenelemente verbindet, und einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor, der die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem jeweiligen Antennenelement zu der Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert, und gleichzeitig die Empfangsfrequenz und die Sendefrequenz des Antennenfelds, das bei einer Kommunikation verwendet wird, unterschiedlich sind und die Frequenz des durch jeden der Sender ausgegebenen Signals f1 ist und die Empfangsfrequenz jedes der Empfänger f2 ist, ein sechster Aspekt einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wenigstens eine zusätzliche Antenne zur Verfügung, die bei einer Position so angeordnet ist, dass der Abstand zwischen wenigstens zwei Antennenelementen des Antennenfelds gleich ist; eine zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, die mit dem zusätzlichen Antennenelement verbunden ist; wenigstens einen ersten Frequenzwandler, der das Signal mit einer Frequenz von f1, das von einem Sender ausgegeben ist, zu der Frequenz f2 umwandelt und es in die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger eingibt, und gleichzeitig das Signal mit einer Frequenz von f1, das von der zweiten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger eingegeben ist, in eine Frequenz f2 umwandelt und es ausgibt; wenigstens eine Verzweigungsvorrichtung, die in dem Frequenzwandler das von wenigstens einem Ausgang der N Sender extrahierte Signal eingibt; wenigstens einen ersten Schalter, der den Eingang wenigstens eines der N Empfänger mit irgendeiner der ersten Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger und Frequenztransformatoren verbindet; und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung, die den ersten Schalter steuert und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den von jedem der Empfänger enthaltenen Amplituden- und Phasenwerten findet.
Bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld können durch Ausführen eines Sendens/Empfangens eines Signals zwischen den Antennenelementen von jedem der Zweige unter Verwendung der zusätzlichen Antenne die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Zweige erfasst werden.
Weil die Frequenz f1 des Signals, das durch jeden der Sender ausgegeben ist, und die Empfangsfrequenz f2 bei jedem der Empfänger unterschiedlich sind, kann das durch den Sender gesendete Signal nicht bei dem Empfänger erfasst werden wie es ist. Jedoch deshalb, weil das Signal mit der Frequenz f1, das durch den Sender ausgegeben ist, während einer Kalibrierung in ein Signal mit einer Frequenz f2 durch einen Frequenzwandler umgewandelt wird, bevor es von der zusätzlichen Antenne gesendet wird, oder nachdem es durch die zusätzliche Antenne empfangen wird, kann der Empfänger dieses Signal erfassen.
Durch Schalten des ersten Schalters werden das durch die zusätzliche Antenne empfangene Signal und das durch die Antennenelemente des Antennenfelds empfangene Signal ausgewählt und können in den Empfänger eingegeben werden.
Zusätzlich sind bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld ein zweiter Schalter, der die Verzweigungsvorrichtungen mit dem jeweiligen Ausgang der N Sender verbindet, den ersten Schalter mit den jeweiligen Eingängen der N Empfänger verbindet und weiterhin selektiv irgendeine der Verzweigungsvorrichtungen, die mit den N Sendern verbunden sind, mit dem Eingang des Frequenzwandlers verbindet, und der dritte Schalter, der selektiv den Ausgang des Frequenzwandlers mit irgendeinem der ersten Schalter verbindet, die mit den N Empfängern verbunden sind, vorgesehen.
Bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann das durch die jeweiligen N Sender ausgegebene Signal selektiv in die Frequenzwandler eingegeben und einer Frequenzumwandlung unterzogen werden. Zusätzlich kann das Signal mit einer Frequenz f2, das vom Frequenzwandler ausgegeben ist, selektiv in den Empfänger von irgendeinem Zweig eingegeben werden.
Somit kann eine Kalibrierung ohne ein Verwenden von entweder den Antennenelementen des Antennenfelds oder der zusätzlichen Antenne ausgeführt werden.
Zusätzlich steuert bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, verbindet den Ausgang des Frequenzwandlers mit dem Eingang von dem einen Empfänger, der zu dem ausgewählten Kalibrierungsempfänger unter den N Empfängern zugeordnet ist, wählt in Aufeinanderfolge einen der N Sender aus, um ein Kalibrierungssender zu sein, und sendet das Signal vom Kalibrierungssender, gibt das vom Kalibrierungssender gesendete und über die erste Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger und das Antennenelement, das damit verbunden ist, gesendete Signal zu dem Kalibrierungsempfänger über die zusätzliche Antenne, den zweiten Zirkulator, den Frequenzwandler und den ersten Schalter ein und findet die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den bei dem Kalibrierungsempfänger für das Signal erfassten gemessenen Werte, das von dem Kalibrierungssender des jeweiligen Zweigs gesendet ist.
Bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld können die Signale von den Kalibrierungssendern, die in einer Aufeinanderfolge ausgewählt sind, durch eine Steuerung der Kalibrierungs-Steuer schaltung gesendet werden. Diese Signale werden über den ersten Zirkulator und die daran angeschlossenen Antennenelemente gesendet und bei der zusätzlichen Antenne empfangen. Das von der zusätzlichen Antenne ausgegebene Signal wird über die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, den Frequenzwandler und den ersten Schalter in den Kalibrierungsempfänger eingegeben.
Daher können die von den Kalibrierungssendern der jeweiligen Zweige gesendeten Signale bei dem Kalibrierungsempfänger über die Antenne erfasst werden.
Zusätzlich steuert bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbst anpassendem Antennenfeld bei der vorliegenden Erfindung die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, verbindet den Eingang des daran angeschlossenen Empfängers mit der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, ordnet einen der N Sender zu, um ein Kalibrierungssender zu sein, und sendet das Signal von dem Kalibrierungssender, wählt in Aufeinanderfolge einen der N Empfänger aus, um der Kalibrierungsempfänger zu sein, gibt ein von dem Kalibrierungssender gesendetes und von der zusätzlichen Antenne durch die Verzweigungsvorrichtung, einen Frequenzwandler und eine zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger gesendetes Signal ein und findet die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den bei den Kalibrierungsempfängern der jeweiligen Zweige erfassten gemessenen Werte.
Bei einem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld verläuft durch die Steuerung der Steuerschaltung das von dem Kalibrierungssender gesendete Signal durch die Verzweigungsvorrichtung, den Frequenzwandler und die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger und wird von der zusätzlichen Antenne gesendet. Dieses Signal wird über die Antennenelemente des Zweigs und den ersten Zirkulator, die in Aufeinanderfolge ausgewählt sind, in die jeweiligen Kalibrierungsempfänger eingegeben.
Daher kann das von dem ersten Kalibrierungssender gesendete Signal bei den jeweiligen Kalibrierungsempfängern über den Pfad erfasst werden, der durch die Antenne von jedem der Zweige verläuft.
Zusätzlich steuert bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld bei der vorliegenden Erfindung die Kalibrierungs-Steuerschaltung den ersten Schalter, verbindet den Ausgang des Frequenzwandlers mit dem Eingang des einen Empfängers unter den N Empfängern, der zugeordnet ist, um der Kalibrierungsempfänger zu sein, wählt in Aufeinanderfolge als Kalibrierungssender einen der N Sender aus und sendet das Signal von dem ausgewählten Kalibrierungssender, teilt das von dem Kalibrierungssender gesendete Signal durch die Verzweigungsvorrichtung auf und gibt das Ergebnis über den zweiten Schalter in den Frequenzwandler ein, legt das durch den Frequenzwandler ausgegebene Signal an den Eingang des Kalibrierungsempfängers über den dritten Schalter und den ersten Schalter an und findet die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen den Zweigen des Antennenfelds basierend auf den durch den Kalibrierungsempfänger für das von dem Kalibrierungssender gesendete Signal für die jeweiligen Zweige erfassten gemessenen Werte.
Bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, die oben beschrieben ist, werden durch Steuern der Kalibrierungs-Steuerschaltung jeweilige Signale von den bezüglich der Frequenz ausgewählten Kalibrierungssendern gesendet. Diese Signale werden durch eine Verzweigungsvorrichtung aufgeteilt und über den zweiten Schalter in den Frequenzwandler eingegeben. Das von dem Frequenzwandler ausgegebene Signal wird an den Eingang des Kalibrierungsempfängers über den dritten Schalter und den ersten Schalter angelegt.
Daher können die von den Kalibrierungssendern der jeweiligen Zweige gesendeten Signale bei dem Kalibrierungsempfänger über den Pfad erfasst werden, der nicht durch die Antenne verläuft.
Zusätzlich ist bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die vorliegende Erfindung dadurch charakterisiert, dass die Kalibrierungs-Steuerschaltung einen der N-Sender zuordnet, um der Kalibrierungssender zu sein, und ein Signal von diesem Kalibrierungssender sendet, in Aufeinanderfolge einen der N Empfänger auswählt, um der Kalibrierungsempfänger zu sein, von dem Kalibrierungssender gesendete Signale durch eine Verzweigungsvorrichtung aufteilt und sie an den Eingang des Frequenzwandlers über den zweiten Schalter anlegt, das von dem Frequenzwandler ausgegebene Signale an den Eingang des Kalibrierungsempfängers über den dritten Schalter über den ersten Schalter anlegt und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den bei den Kalibrierungsempfängern der jeweiligen Zweige erfassten gemessenen Wert findet.
Bei dem sechsten Aspekt der oben beschriebenen Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird durch Steuern der Kalibrierungs-Steuerschaltung ein Signal von einem Kalibrierungssender gesendet. Dieses Signal wird durch die Verzweigungseinrichtung getrennt und an den Eingang des Frequenzwandlers über den zweiten Schalter angelegt. Die vom Frequenzwandler ausgegebenen Signale werden in Aufeinanderfolge an den Eingang des Kalibrierungsempfängers der ausgewählten Zweige über den dritten Schalter und den ersten Schalter angelegt.
Daher können die von einem Kalibrierungssender gesendeten Signale in Aufeinanderfolge durch den Kalibrierungsempfänger der jeweiligen Zweige über den Pfad erfasst werden, der nicht durch die Antenne verläuft.
Zusätzlich stellt bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die vorliegende Erfindung einen ersten Frequenzwandler zur Verfügung, bei welchem das Signal mit der Frequenz f1, das von einem Sender ausgegeben ist, in ein Signal mit der Frequenz f2 umgewandelt wird, und einen Frequenzwandler einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger, bei welchem ein Signal mit einer Frequenz f1, das von dem zweiten Zirkulator eingegeben ist, in ein Signal mit einer Frequenz f2 umgewandelt wird.
Bei dem sechsten Aspekt der oben beschriebenen Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld sind der erste Frequenzwandler zum Umwandeln der Frequenz des zu der zusätzlichen Antenne gesendeten Signals und der zweite Frequenzwandler zum Umwandeln der Frequenz des bei der zusätzlichen Antenne empfangenen Signals unabhängig. Somit kann die Anzahl von Schaltern zum Schalten des Eingangs und des Ausgangs des Frequenzwandlers erniedrigt werden.
Zusätzlich ordnet bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung selbstanpassendem Antennenfeld die vorliegenden Erfindung die N Antennenelemente auf einer geraden Linie an und ordnet zusätzlich die zusätzliche Antenne bei einer Position in der Mitte von zwei Antennenelementen an.
Durch Anordnen der N Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne auf diese Weise kann der Abstand zwischen wenigstens zwei der Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne gleich gemacht werden.
Darüber hinaus sind in dem Fall, dass eine Vielzahl von zusätzlichen Antennen vorgesehen ist, jeweilige Antennenelemente so angeordnet, dass die Abstände zwischen zwei Antennenelementen gleich sind und kann die Vielzahl von zusätzlichen Antennen durch die Schalter geschaltet werden.
Zusätzlich ordnet bei dem sechsten Aspekt der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld die vorliegende Erfindung N Antennenelemente in gleichen Intervallen auf einem Kreis an und ordnet gleichzeitig eine zusätzliche Antenne bei der Mittenposition des Kreises an.
Durch Anordnen der N Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne auf diese Weise werden alle Abstände zwischen der zusätzlichen Antenne und den N Antennenelementen gleich gemacht.
Darüber hinaus beeinflussen die Bezugszeichen in den Ansprüchen die Interpretation der Ansprüche nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Senders gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
3 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
5 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
6 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
8 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
9 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Erzeugungsschaltung (1) einer Frequenz (f1 – f2) zeigt.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Erzeugungsschaltung (2) einer Frequenz (f1 – f2) zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
13 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
14 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
15A und 15B sind planare Zeichnungen, die ein Beispiel der Anordnung (1) der Antennenelemente und der zusätzliche Antenne zeigen.
16 ist eine planare Zeichnung, die ein Beispiel der Anordnung (2) der Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
18 ist ein Blockdiagramm, das die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der I-ten Zweige zeigt.
19 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.
20 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.
21 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
23 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
24 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zeigt.
25 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem achten Ausführungsbeispiel zeigt.
26 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel zeigt.
27 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
28 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit zeigt.
29 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
30 ist ein Verarbeitungsdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerverarbeitung des Empfängers gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
31 ist eine Kurve, die die Struktur des Antennenfelds und der Strahlungscharakteristik zeigt.
32 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Amplituden- und Phasendifferenz und der Nulltiefe zeigt.
33 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Kalibrierungsschaltung (1) zeigt.
34 ist ein Blockdiagramm, das den Zusammenbau eines herkömmlichen selbstanpassendem Antennenfelds und eines FFD-Systems zeigt.
35A und B sind Blockdiagramme, die eine herkömmliche Kalibrierungsschaltung (2) zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die folgenden Ausführungsbeispiele beschränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Zusätzlich sind, um die Aufgabe zu erreichen, nicht alle Kombinationen von Charakteristiken, die bei den Ausführungsbeispielen erklärt sind, nötig.
Erstes Ausführungsbeispiel
Das erste Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld, wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 erklärt.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld zeigt.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Senders dieses Ausführungsbeispiel zeigt. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Empfängers dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld weist einen Zirkulator 12 auf, der ein Beispiel einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger ist, einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 entsprechend einer Strahlungscharakteristik-Steuerungsberechnungsschaltung, einen Signalgenerator 24 entsprechend einem Lokalsignalgenerator, einen Koppler 15, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist, und einen Kalibrierungsprozessor 25, der einer Kalibrierungs-Steuerschaltung entspricht.
In 1 ist das Antennenfeld durch N Antennenelemente 11 strukturiert (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist), die Seite an Seite angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Segmente des Zweigs des Antennenfelds, an welchem die Antennenelemente angeordnet sind, durch numerische Werte in Klam mern dargestellt, zu denen das Bezugszeichen jedes Elements hinzugefügt ist: zusätzlich stellt jeder Pfeil in 1 die Richtung des Signals dar. In dem Fall, in welchem es keine Notwendigkeit zum Segmentieren der Zweige jedes Elements gibt, sind die Klammer und die Präsentation des numerischen Werts in den Klammern weggelassen.
Bei dem Beispiel in 1 ist für jedes der Antennenelemente eine Verzweigungseinheit 10, die dieses Element enthält, ausgebildet. Jede Verzweigungseinheit 10 ist durch ein Antennenelement 11, einen Zirkulator 12, einen Sender 13, einen Empfänger 14, einen Koppler 15 und einen Schalter 16 ausgebildet.
Der Zirkulator 12 ist so vorgesehen, dass Sender und Empfänger ein Antennenelement 11 gemeinsam verwenden können. Der Koppler 15 ist vorgesehen, um einen Teil des vom Sender 13 ausgegebenen Signals aufzuteilen und zu extrahieren.
Im Fall eines Ausführens eines Sendens läuft das von jedem Sender gesendete Signal durch den Koppler 15 und den Zirkulator 12 und wird als drahtloses Signal von dem Antennenelement 11 gestrahlt. Im Fall eines Ausführens eines Empfangs verläuft das beim Antennenelement 11 empfangene Signal durch den Zirkulator 12 und den Schalter 16 und wird in den Empfänger eingegeben.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals, das heißt die Senderfrequenz f1 ist die Empfangsfrequenz beim Empfänger 14 f2 und sind die Sendefrequenz f1 und die Empfangsfrequenz f2 unterschiedlich.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 1 sind der Schalter 21, der Frequenzwandler 22, der Schalter 23, der Signalgenerator 24, der Kalibrierungsprozessor 25 und der Richtungs-Steuerprozessor 26 zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 10 vorgesehen.
Der Richtungs-Steuerprozessor 26 kombiniert die Signale von N Zweigen und steuert die Gewichtung von jedem der Zweige während einer Synthese, um die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds adaptiv zu steuern.
Der Kalibrierungsprozessor 25 führt eine Kalibrierung durch separates Finden des Amplituden- und des Phasenfehlers des Senders 13 und des Empfängers 14 jeder Verzweigungseinheit 10 aus. In der Praxis findet der Kalibrierungsprozessor 25 den Wert, um für eine Kalibrierung jedes Senders 13 verwendet zu werden, durch Implementieren der in 2 gezeigten Steuerung und durch Finden des Werts, um für eine Kalibrierung jedes Empfängers verwendet zu werden, durch Implementieren der in 3 gezeigten Steuerung.
Die Schalter 16, 21 und 23 sind jeweils derart ausgebildet, dass sie elektrisch steuerbar sind, und bei diesem Beispiel wird jeder Verbindungszustand durch die Steuerung des Kalibrierungsprozessors 25 geschaltet.
Der Schalter 21 gibt ein Signal von dem Koppler der N Verzweigungseinheiten 10 in den Frequenzwandler 22 ein. Der Schalter 23 liefert ein durch den Frequenzwandler 22 ausgegebenes Signal zu einem ausgewählten Schalter 16 unter den N Verzweigungseinheiten 10. Der Schalter 16 jeder der Verzweigungseinheiten 10 wählt entweder das Empfangssignal von dem Zirkulator 12 oder das durch den Schalter 23 ausgegebene Signal aus und gibt dieses in den Empfänger 14 ein. Der Schalter 16 jeder Verzweigungseinheit 10 wählt entweder das Empfangssignal vom Zirkulator 12 oder das durch den Schalter 23 ausgegebene Signal aus und gibt dieses in den Empfänger 14 ein.
Der Signalgenerator 24 gibt ein Signal mit einer Frequenz (|f1 – f1|) entsprechend der Differenz zwischen der Sendefrequenz f1 und der Empfangsfrequenz f2 aus. Der Frequenzwandler 22 gibt das Ergebnis eines Mischens des durch den Schalter 21 ausgegebenen Signals und des durch den Signalgenerator 24 ausgegebenen Signals aus. Das durch den Schalter 21 ausgegebenen Signal ist ein Teil des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals und hat somit eine Frequenz von f1, und die Frequenz des durch den Signalgenerator 24 ausgegebenen Signals ist (|f1 – f2|).
Durch Synthetisieren (Mischen) des Signals mit einer Frequenz von f1 und eines Signals mit einer Frequenz von (|f1 – f2|) im Frequenzwandler 22 kann eine Frequenzkomponente mit der Frequenz von f2 am Ausgang des Frequenzwandlers erhalten werden. Dies bedeutet, dass das Signal mit einer Frequenz von f1, das durch den Sender 13 ausgegeben ist, in ein Signal mit einer Frequenz von f2 umgewandelt wird, wenn es durch den Frequenzwandler 22 gelaufen ist.
Weil die Empfangsfrequenz des Empfängers 14 f2 ist, können dann, wenn das durch den Frequenzwandler 22 ausgegebene Signal in den Empfänger 14 eingegeben wird, die Amplitude und die Phase des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals beim Empfänger 14 gemessen werden.
Das bedeutet, dass bei der herkömmlichen Kalibrierungsschaltung dann, wenn die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz unterschiedlich sind, das durch den Sender ausgegebene Signal nicht in den Empfänger eingegeben und kalibriert werden kann, aber in dem Fall der Vorrichtung in 1 deshalb, weil die Frequenz durch den Frequenzwandler 22 umgewandelt ist, selbst in dem Fall, in welchem die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz unterschiedlich sind, das durch den Sender 13 ausgegebene Signal in den Empfänger 14 eingegeben und kalibriert werden kann.
Das lokale Signal des Empfängers und das lokale Signal des Senders können zum Erzeugen eines Signals mit einer Frequenz (|f1 – f2|) verwendet werden, das durch den Signalgenerator 24 ausgegeben wird. Dies bedeutet, dass der Signalgenerator 24 beispielsweise durch die in 10 gezeigte Schaltung oder die in 11 gezeigte Schaltung realisiert werden kann.
10 zeigt eine Schaltung, die ein direktes Umwandlungsverfahren verwendet, das die Frequenz des Basisbands und die Frequenz des Kommunikations-Frequenzbands direkt umwandelt, und 11 zeigt eine Schaltung, die ein Superheterodyn-Verfahren verwendet, das eine Zwischenfrequenz zur Verfügung stellt und eine zweistufige Frequenzumwandlung zwischen dem Basisband und dem Sende-Frequenzband ausführt.
Bei der Schaltung in 10 werden das Ausgangssignal des Oszillators 61 und das Ausgangssignal des Oszillators 71 im Frequenzwandler 80 gemischt, und dadurch wird die Frequenz (|f1 – f2|) der Differenz dazwischen erhalten, weil die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 61, den der Sendeteil 60 für eine Frequenzumwandlung verwendet, dieselbe wie die Sendefrequenz f1 ist, und die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 71, den der Empfangsteil 70 für eine Frequenzumwandlung verwendet, dieselbe wie die Empfangsfrequenz f2 ist.
In der Schaltung in 11 ist der Fall angenommen, dass die Zwischenfrequenz fiF ist. Daher ist die Frequenz des durch den Oszillator 65 des Sendeteils 60 ausgege benen Signals (f1 – fiF) und ist die Frequenz des durch den Oszillator 75 des Empfangsteils 70 ausgegebenen Signals (f1 – fiF). Wie es in 11 gezeigt ist, wird durch Mischen des Ausgangssignals des Oszillators 65 und des Ausgangssignals des Oszillators 75 im Frequenzwandler 80 eine Frequenz (f1 – f2) der Differenz dazwischen erhalten.
In dem Fall, in welchem der Signalgenerator 24 unter Verwendung der in 10 und 11 gezeigten Schaltungen ausgebildet ist, wird ein Signal von (f1 – f2) unter Verwendung der lokalen Signale erzeugt, um für eine Frequenzumwandlung jeweils im Sender 13 und im Empfänger 14 verwendet zu werden, und somit kann die Schaltungsstruktur vereinfacht werden, weil ein Vorsehen eines neuen Oszillators unnötig ist. Weiterhin kann deshalb, weil eine Abweichung zwischen der Frequenz, die im Signalgenerator 24 verwendet wird, und der tatsächlichen Sendefrequenz und der tatsächlichen Empfangsfrequenz nicht auftritt, die Genauigkeit der Kalibrierung verbessert werden.
Darüber hinaus besteht bei der Schaltung in 1 der Grund zum Extrahieren des Signals über den Koppler 15 von dem Ausgang des Senders 13 darin, dass der Ausgang des Senders 13 im Vergleich mit dem tolerierten Eingangspegel der Schaltung auf der Empfangsseite groß ist. Durch Verwenden des Kopplers 15 kann ein Signal mit einem vergleichsweise kleinen Pegel von dem Ausgang des Senders 13 extrahiert werden.
Als Nächstes wird die in 2 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist die Verzweigungseinheit 10(1) zugeordnet worden, um als Referenzzweig zu dienen, aber die anderen Zweige können als die Referenz dienen.
In einem Schritt S10 wird der Ausgang des Frequenzwandlers 22 mit dem Schalter 16(1) des Referenzzweigs durch einen Steuerschalter 23 verbunden. Als Nächstes wird in einem Schritt Strömungsfeld durch Steuern des Schalters 16(1) des Referenzzweigs der Ausgang des Schalters 23 mit dem Eingang des Empfängers 14(1) des Referenzzweigs verbunden.
Im nächsten Schritt S12 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Zusätzlich wird die Verarbeitung der Schritte S13 bis S19 in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
In einem Schritt S13 wird der Schalter 21 so umgeschaltet, dass der Ausgang des Kopplers 15(i) entsprechend dem Wert des Zählers i ausgewählt wird. In einem Schritt S14 wird das Signal vom Sender 13(i) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers i gesendet. Darüber hinaus müssen die Signale vom Sender 13(i) nur während einer Messung gesendet werden.
In einem Schritt S15 wird das i-te Signal (k(i), das durch den Empfänger 14(1) des Referenzzweigs empfangen ist, von dem Ausgangssignal des Empfängers 14(1) gemessen. Dieses Signal K(i) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält. Das erste Mal geht deshalb, weil der Wert des Zählers i 1 ist, die Verarbeitung zu einem Schritt S17 nach einem Laufen durch den Schritt S15 und den Schritt S16, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S13.
Das zweite Mal und darauffolgend geht deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S18 nach einem Laufen durch die Schritte S15 und S16. Im Schritt S18 wird der Kalibrierungswert H(i) des i-ten Zweigs durch die folgende Gleichung gefunden: H(i) = K(i)/K(1) (1)
In dem Fall, in welchem die Verarbeitung für alle N Zweige geendet hat, geht die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S17 nach einem Laufen durch die Schritte S18 und S19, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S13.
Daher werden dann, wenn die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 2 ausgeführt wird, die Kalibrierungswerte H(i) getrennt für die jeweiligen zweiten bis N Zweige gefunden.
Hier wird das Signal K(i) in der folgenden Gleichung dargestellt: K(i) = T(i)·Q·R(1) (2),wobei

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die beim Sender 13(i) erzeugt sind,
Q:: die Schwankungskomponente der Amplitude und der Phase aufgrund von Temperaturcharakteristiken, und
R(1):: die Amplitude und die Phase, die durch den Empfänger 14(1) erzeugt sind.

Daher kann durch Umordnen der Gleichung 1 die folgende Gleichung erhalten werden: H(i) = K(i)/K(1) = (T(i)·Q·R(1))/(T(1)·Q·R(1)) = T(i)/T(1) (3)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 2 erhaltene Kalibrierungswert H(i) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte der Sender 13(i) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich wird, obwohl die Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Änderung bezüglich beispielsweise Temperaturcharakteristiken schwanken, die Q-Komponente davon in der obigen Gleichung (3) ausgelöscht und somit erscheint der Einfluss von Temperaturcharakteristiken im Kalibrierungswert H(i) nicht.
Daher kann dann, wenn ein Senden bei jedem Sender 13(i) erfolgt, durch Multiplizieren des Amplituden- und des Phasenwerts von jedem der Sender 13(i) mit dem Kalibrierungswert H(i), der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 2 erhalten ist, der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sender 13 kompensiert werden.
Als Nächstes wird die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 3 erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 10(1) zugeordnet, um als Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als die Referenz dienen.
In einem Schritt S20 wird der Ausgang des Kopplers 15(1) des Referenzzweigs durch Steuern des Schalters 21 ausgewählt. Zusätzlich wird in einem Schritt S21 das Signal vom Sender 13(1) des Referenzzweigs gesendet. Darüber hinaus muss der Sender 13(1) das Signal nur während einer Messung senden.
In einem Schritt S22 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Die Verarbeitung von Schritten S23 bis S29 wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt.
In einem Schritt S23 wird der Schalter 23 gesteuert und wird dadurch der Ausgang des Frequenzwandlers 22 mit dem Schalter 16(i) des Zweigs in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i verbunden. In einem Schritt S24 wird der Schalter 16(i) gesteuert und werden dadurch der Ausgang des Frequenzwandlers 22 und der Eingang des Empfängers 14(i) des i-ten Zweigs verbunden.
In einem Schritt S25 wird das durch den Empfänger 14(i) des i-ten Zweigs empfangene Signal S(i) von dem Ausgangssignal des Empfängers 14(i) gemessen. Dieses Signal S(i) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält. Das erste Mal geht deshalb, weil der Wert des Zählers i 1 ist, die Verarbeitung nach einem Laufen durch die Schritte S25 und S26 weiter zu einem Schritt S27, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S23.
Das zweite Mal und darauffolgend geht deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S28 nach einem Laufen durch die Schritte S25 und S26. Im Schritt S28 wird der Kalibrierungswert P(i) des i-ten Zweigs durch die folgende Gleichung gefunden: P(i) = S(i)/S(1) (4)
In dem Fall, in welchem die Verarbeitung für alle N Zweige geendet hat, geht die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S27 nach einem Laufen durch die Schritte S28 und S29, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S23.
Daher werden dann, wenn die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 3 ausgeführt wird, die Kalibrierungswerte S(i) separat für die jeweiligen zweiten bis zweiten bis N-ten Zweige gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig als die Referenz dient, natürlich der Kalibrierungswert P(1) des ersten Zweigs 1.
Hier wird das Signal S(i) in der folgenden Gleichung dargestellt: S(i) = T(1)·Q·R(i) (5),wobei

T(1):: Amplituden- und Phasenwerte, die beim Sender 13(i) erzeugt sind,
Q:: die Schwankungskomponente der Amplitude und der Phase aufgrund von Temperaturcharakteristiken, und
R(i):: die Amplitude und die Phase, die durch die Empfänger 14(i) erzeugt sind.

Daher kann durch Umordnen der Gleichung 4 die folgende Gleichung erhalten werden: P(i) = S(i)/S(1) = (T(1)·Q·R(i))/(T(1)·Q·R(1)) = R(i)/R(1) (6)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 3 erhaltene Kalibrierungswert P(i) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte der Empfänger 14(i) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich wird, obwohl die Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Änderung bezüglich beispielsweise Temperaturcharakteristiken schwanken, die Q-Komponente davon in der obigen Gleichung 6 ausgelöscht und somit erscheint der Einfluss von Temperaturcharakteristiken im Kalibrierungswert P(i) nicht.
Daher kann beim Empfangen bei jedem der Zweige durch Multiplizieren des Amplituden- und Phasenwerts von jedem der Empfänger 14(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 3 erhaltenen Kalibrierungswert P(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Empfänger 14 kompensiert werden.
Die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte, die aufgrund der Temperaturcharakteristiken in der Gleichung 2 und der Gleichung 5 da ist, enthält in der Praxis für jeden der Zweige eine Schwankungskomponente für den Sender 13, die Schwankungskomponente für den Empfänger 14 und die Schwankungskomponente für den Frequenzwandler 22, um bei einer Kalibrierung verwen det zu werden. Daher schwenken die Charakteristiken des Frequenzwandlers 22 in Bezug auf Temperaturänderungen, die das Verstreichen an Zeit begleiten, aber deshalb, weil der Frequenzwandler 22 gemeinsam beim Messen von irgendeinem der Amplituden- und Phasenwerte bei der Kalibrierungsverarbeitung verwendet wird, beeinflusst die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte des einzelnen Frequenzwandlers 22 die Kalibrierungswerte, die gefunden werden, nicht.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird unter Bezugnahme auf 4 bis 6 erklärt werden.
4 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld zeigt. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Senders dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Empfängers dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels, und die Elemente und die Verarbeitung in 4 bis 6 entsprechend denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels sind mit identischen Bezugszeichen und Schrittzahlen gezeigt.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld weist einen Zirkulator 12 auf, der ein Beispiel einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger ist, einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 entsprechend einer Strahlungscharakteristik-Steuerungsberechnungsschaltung, einen Koppler 15 und einen Koppler 32, die ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung sind, und einen Kalibrierungsprozessor 25B, der einer Kalibrierungs-Steuerschaltung entspricht.
Wie bei 1 ist in 4 das Antennenfeld durch N Antennenelemente 11 strukturiert (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist), die Seite an Seite angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Segmente des Zweigs des Antennenfelds, an welchem die Antennenelemente angeordnet sind, durch numerische Werte in Klammern dargestellt, die zu dem Bezugszeichen jedes Elements hinzugefügt sind.
Zusätzlich stellt jeder Pfeil in 4 die Richtung des Signals dar. In dem Fall, in welchem es keine Notwendigkeit zum Segmentieren der Zweige jedes Elements gibt, sind die Klammern und die Präsentation des numerischen Werts in den Klammern weggelassen.
Bei dem Beispiel der 4 ist für jedes der Antennenelemente eine Verzweigungseinheit 10, die dieses Element enthält, ausgebildet. Jede Verzweigungseinheit 30 ist durch ein Antennenelement 11, einen Zirkulator 12, einen Sendeteil 31, einen Empfänger 14, einen Koppler 15 und einen Schalter 16 ausgebildet.
Der Sendeteil 31 stellt einen Sender 35, einen Koppler 32 und einen Frequenzwandler 33 zur Verfügung. Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sender 35 ausgegebenen Signals f2 und ist sie identisch zu der Empfangsfrequenz des Empfängers 14. Jedoch wandelt der an den Ausgang des Senders 35 angeschlossenen Frequenzwandler 33 die Frequenz des durch den Sender 35 ausgegebenen Signals in f1 um und legt dieses an den Zirkulator 12 an. Daher ist die Sendefrequenz f1 und diese unterscheidet sich von der Empfangsfrequenz des Empfängers 14. Darüber gilt bei diesem Beispiel (f1 > f2).
Der Zirkulator 12 ist so vorgesehen, dass Sender und Empfänger ein Antennenelement 11 gemeinsam verwenden können. Der Koppler 15 ist vorgesehen, um das Sendesignal mit einer Frequenz von f1 aufzuteilen und zu extrahieren, die eine Frequenz war, die durch den Frequenzwandler 33 umgewandelt ist. Zusätzlich ist der Koppler 32 zum Aufteilen und direkten Extrahieren des Sendesignals mit einer Frequenz f2 vorgesehen, das durch den Sender 35 im Sendeteil 31 ausgegeben ist.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld der 4 sind zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 30 der Frequenzwandler 22, der Signalgenerator 24, der Schalter 38, der Teiler 39 und ein Kalibrierungsprozessor 25B und der Richtungs-Steuerprozessor 26 vorgesehen.
Das Signal mit einer Frequenz von (|f1 – f2|), das durch den Frequenzwandler 22 ausgegeben ist, wird durch den Teiler 39 aufgeteilt und an den Frequenzwandler 22 und an den Frequenzwandler 33 von jedem der Zweige angelegt.
Der Schalter 21 wählt das Signal (mit der Frequenz f1) von einem der Koppler 15 der N Zweige aus und legt dieses an den Frequenzwandler 22 an. Der Schalter 38 legt das Signal (mit der Frequenz f2), das durch den Koppler 32 von dem Sendeteil 31(1) des ersten Zweigs extrahiert ist, an einen Schalter an, der unter den N Zweigen ausgewählt ist.
Der Schalter 16(1) wählt eines des Empfangssignals von dem Zirkulator 12(1), des Signals vom Frequenzwandler 22 oder des Signals vom Schalter 38 aus und legt dieses an den Eingang des Empfängers 14(1) an. Zusätzlich wählen die Schalter 16(2) bis 16(n), die andere als derjenige des Referenzzweigs sind, eines des Empfangssignals vom Zirkulator 12 und des Signals vom Schalter 38 aus und legen dieses an den Empfänger 14 an.
Der Kalibrierungsprozessor in 4 führt jeweils die in 5 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Sender und die in 6 gezeigte Kalibrierungs-Steuerverarbeitung für den Empfänger aus.
Die Inhalte der Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Sender, die in 5 gezeigt ist, ist nahezu identisch zu derjenigen in 2, die bereits erklärt worden ist. Der einzige Unterschied ist ein Schritt S10B in 5. Im Schritt S10B in 5 wird durch Steuern des Schalters 16(1) des Referenzzweigs die Ausgabe des Frequenzwandlers 22 in den Empfänger 14(1) eingegeben.
Daher kann das von dem Sender 31 von jedem der Zweige gesendete Signal bei dem Empfänger 14(1) des Referenzzweigs empfangen werden. In dem Fall, in welchem eine Kalibrierung des Senders 31 ausgeführt wird, müssen die Amplituden- und Phasenwerte, die die Charakteristiken des Frequenzwandlers 33 enthalten, der im Sendeteil 31 enthalten ist, gemessen werden.
Somit wird das Sendesignal mit der Frequenz f1 durch den Koppler 15(1) extrahiert, über den Schalter 21 in den Frequenzwandler 22 eingegeben und an den Eingang des Empfängers 14(1) über den Schalter 16(1) angelegt, nachdem es in die Frequenz f2 umgewandelt worden ist. Weil die Empfangsfrequenz des Empfängers 14 f2 ist, kann das durch den Frequenzwandler 22 ausgegebene Signal durch den Empfänger 14 gemessen werden.
Das Signal K(i), das beim Schritt S15 gemessen wird, ist in der folgenden Gleichung dargestellt: K(i) = T(i)·Q·R(1) (7),wobei

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die bei 13(i) erzeugt sind,
Q:: die Schwankungskomponente der Amplitude und der Phase aufgrund von Temperaturcharakteristiken des Frequenzwandlers 22, und
R(1):: die Amplitude und die Phase, die durch die Empfänger 14(1) erzeugt sind.

Daher wird der Kalibrierungswert H(i) des i-ten Zweigs, welcher Wert im Schritt S18 der 5 gefunden wird, wie folgt dargestellt: H(i) = K(i)/K(1) = (T(i)·Q·R(1))/(T(1)·Q·R(1)) = T(i)/T(1) (8)
Dies bedeutet, dass der Kalibrierungswert H(i), der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 5 erhalten ist, ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Senders 31(i) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich wird, obwohl die Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses einer Änderung bezüglich beispielsweise Temperaturcharakteristiken schwanken, die Q-Komponente davon in der obigen Gleichung 8 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss von Temperaturcharakteristiken im Kalibrierungswert H(i) nicht.
Daher kann beim Senden bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Sender 131(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 5 erhaltenen Kalibrierungswert H(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sendeteil 31 kompensiert werden.
Die Inhalte der Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Empfänger, die in 6 gezeigt ist, sind nahezu identisch zu denjenigen in 3, welche bereits erklärt worden sind. Ein Schritt S20 ist unnötig und ist weggelassen worden. Zusätzlich wird in einem Schritt S23B der 6 durch Steuern des Schalters 38 der Ausgang des Kopplers 32, der im Sendeteil 31(1) des Referenzzweigs vorgesehen ist, mit dem Schalter 16(i) des i-ten Zweigs verbunden.
Zusätzlich werden in einem Schritt S24B der 6 durch Steuern des Schalters 16(i) des i-ten Zweigs der Ausgang des Schalters 38 und der Eingang des Empfängers 14(i) des i-ten Zweigs verbunden.
Daher kann das von dem Sender 35(1) des Referenzzweigs gesendete Signal in den Empfänger 14(i) jedes der Zweige eingegeben werden. Die Frequenz f2 des Ausgangssignals des Senders 35 ist identisch zu der Empfangsfrequenz f2 des Empfängers 14, und somit kann jeder der Empfänger 14(i) das von dem Schalter 16 eingegebene Signal empfangen, wie es ist.
Im Fall eines Ausführens der Kalibrierung des Empfängers 14 müssen die Charakteristiken des Frequenzwandlers 33, der im Sendeteil 31 enthalten ist, berücksichtigt werden, und somit wird das Signal vor einer Frequenzumwandlung durch den Frequenzwandler 33 extrahiert und direkt in den Empfänger 14 eingegeben. S(i) = T(1)·R(i) (9),wobei

T(1):: Amplituden- und Phasenwerte sind, die beim Sender 35(1) erzeugt sind, und
R(i):: die Amplitude und die Phase sind, die durch die Empfänger 14(i) erzeugt sind.

Daher wird der Kalibrierungswert P(i) des i-ten Zweigs, welcher Wert im Schritt S28 der 6 gefunden wird, wie folgt dargestellt: P(i) = S(i)/S(1) = (T(1)·R(i))/(T(1)·R(1)) = R(i)/R(1) (10)
Dies bedeutet, dass die durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 6 erhaltenen Kalibrierungswerte P(i) in relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Empfängers 14(i) in Bezug auf den Referenzzweig sind. Daher kann beim Empfangen bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Empfänger 14(i) mit den durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 3 erhaltenen Kalibrierungswerten P(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen jedem der Zweige im Empfänger 14 kompensiert werden.
Die Schwankungskomponente der Amplituden- und Phasenwerte aufgrund der Temperaturcharakteristiken in der obigen Gleichung enthalten in der Praxis die Schwankungskomponente im Sendeteil 31 von jedem der Zweige, die Schwankungskomponente im Empfänger 14 und die Schwankungskomponente im Frequenzwandler 22, um bei einer Kalibrierung verwendet zu werden. Daher ändern sich die Charakteristiken des Frequenzwandlers 22 in Bezug auf die Temperaturänderungen, die das Verstreichen an Zeit begleiten, aber deshalb, weil der Frequenzwandler 22 beim Messen der Amplituden- und Phasenwerte von irgendeinem der Zweige während einer Kalibrierungsverarbeitung gemeinsam verwendet wird, beeinflusst die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte des einzigen Frequenzwandlers 22 die Kalibrierungswerte nicht.
Drittes Ausführungsbeispiel
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird unter Bezugnahme auf 7 bis 9 erklärt werden.
7 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Senders dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Empfängers dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels und die Elemente und die Verarbeitung in 7 bis 9 entsprechend demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels sind mit den identischen Bezugszeichen und Schrittnummern gezeigt.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld weist einen Zirkulator 12 auf, der ein Beispiel einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger ist, einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 entsprechend einer Strahlungscharakteristik-Steuerberechnungsschaltung, einen Signalgenerator 24, der dem Logiksignalgenerator entspricht, einen Koppler 15, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist, und einen Kalibrierungsprozessor 25C, der einer Kalibrierungs-Steuerschaltung entspricht.
Wie in 7 ist das Antennenfeld durch N Antennenelemente 11 (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) strukturiert, die Seite an Seite angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Segmente des Zweigs des Antennenfelds, an welchem die Antennenelemente angeordnet sind, durch numerische Werte in Klammern dargestellt, die zu dem Bezugszeichen jedes Elements hinzugefügt sind. Zusätzlich stellt jeder Pfeil in 7 die Richtung des Signals dar. In dem Fall, in welchem es keine Notwendigkeit zum Segmentieren der Zweige von jedem der Antennenelemente gibt, sind die Klammer und die Präsentation des numerischen Werts in den Klammern weggelassen.
Bei dem Beispiel der 7 ist für jedes der Antennenelemente 1 eine Verzweigungseinheit 40 mit diesem Element ausgebildet. Jede Verzweigungseinheit 40 ist durch ein Antennenelement 11, einen Zirkulator 12, einen Sender 13, einen Empfänger 14, einen Koppler 15, Schalter 16, 41, 42 und einen Frequenzwandler 43 ausgebildet.
Jedoch sind die Schalter 41 und 42 und der Frequenzwandler 43 für die N-te Verzweigungseinheit 40(N) unnötig und daher weggelassen.
Der Zirkulator 12 ist so vorgesehen, dass Sender und Empfänger ein Antennenelement 11 gemeinsam verwenden können. Der Koppler 15 ist vorgesehen, um einen Teil des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals aufzuteilen und zu extrahieren.
In dem Fall, in welchem ein Senden ausgeführt wird, laufen die von jedem der Sender 13 gesendeten Signale durch den Koppler 15 und den Zirkulator 12 und werden als drahtloses Signal von dem Antennenelement 11 gestrahlt. In dem Fall, in welchem der Empfang ausgeführt wird, läuft das bei dem Antennenelement 11 empfangene Signal durch den Zirkulator 12 und den Schalter 16 und wird in den Empfänger 14 eingegeben.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals, d.h. die Sendefrequenz, f1, ist die Empfangsfrequenz beim Empfänger 14 f2 und sind somit die Sendefrequenz f1 und die Empfangsfrequenz f2 unterschiedlich.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 7 sind zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 40 ein Signalgenerator 24, ein Teiler 39, ein Kalibrierungsprozessor 25C und ein Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 vorgesehen.
Der Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 kombiniert die Signale der N Zweige, um eine selbstanpassende bzw. adaptive Steuerung der Strahlungscharakteristik des Antennenfelds auszuführen und gleichzeitig die Gewichtung von jedem der Zweige während einer Synthese zu steuern.
Der Kalibrierungsprozessor 25C führt eine Kalibrierung durch separates Finden der Amplituden- und Phasenfehler des Senders 13 und des Empfängers 14 von jeder der Verzweigungseinheiten 40 aus. In der Praxis findet der Kalibrierungsprozessor 25C den bei einer Kalibrierung jedes der Sender 13 zu verwendenden Werte durch Implementieren der in 8 gezeigten Steuerung und findet den bei einer Kalibrierung von jedem der Empfänger 14 zu verwendenden Wert durch Implementieren der in 9 gezeigten Steuerung.
Die Schalter 16, 41 und 42 sind jeweils ausgebildet, um elektrisch steuerbar zu sein, und bei diesem Beispiel wird der Verbindungszustand von jedem durch die Steuerung des Kalibrierungsprozessors 25C umgeschaltet.
Der Schalter 41(i) des i-ten Zweigs wählt eines von entweder dem Signal vom Koppler 15(i) des relevanten Zweigs oder dem Signal vom Koppler 15(i+1) des benachbarten Zweigs aus und gibt dieses in den Frequenzwandler 43 ein. Der Frequenzwandler 43 von jedem der Zweige verwendet das Signal (mit einer Frequenz f1 – f2) von den jeweiligen Teilern 39 und wandelt die Frequenz des Signals (mit einer Frequenz von f1), das durch den Schalter 41 ausgegeben ist, in f2 um.
Der Schalter 42 des i-ten Zweigs gibt selektiv das Signal (mit der Frequenz f2) aus, das durch den Frequenzwandler 43(i) des relevanten Zweigs zu entweder dem Schalter 16(i) des relevanten Zweigs oder dem Schalter 16(i+1) des benachbarten Zweigs ausgegeben ist.
Bei diesem Beispiel ist der erste Zweig zugeordnet, um als der Referenzzweig zu dienen. Der Schalter 16(1) des Referenzzweigs wählt entweder das durch den Schalter 24 des relevanten Zweigs ausgegebene Signal oder das Empfangssignal vom Zirkulator 12 aus und legt dieses an den Eingang des Empfängers 14 an.
Die Schalter 16(j) des zweiten bis (N-1)-ten Zweigs wählen jeweils irgendeines des Signals vom Schalter 42(j-1) des benachbarten Zweigs, des Signals vom Schalter 42(j) des relevanten Zweigs oder des Signals vom Zirkulator 12 aus.
Der Schalter 16(N) des N-ten Zweigs wählt entweder das Signal vom Schalter 42(N-1) des benachbarten Zweigs oder das Signal vom Zirkulator 12 aus und legt dieses an den Eingang des Empfängers 14 an.
Der Signalgenerator 24 gibt ein Signal mit einer Frequenz (|f1 – f2|) entsprechend der Differenz zwischen der Sendefrequenz f1 und der Empfangsfrequenz f2 aus. Dieses Signal wird durch den Teiler 39 aufgeteilt und an die Schaltung angelegt. Der Frequenzsender 43 von jedem der Zweige wandelt die Frequenz des vom Sender 13 ausgegebenen Signals von f1 zu f2 unter Verwendung des Signals (|f1 – f2|) vom Signalgenerator 24 um.
Weil die Empfangsfrequenz des Empfängers 14 f2 ist, können dann, wenn die durch jeden der Frequenzwandler 43 ausgegebenen Signale in den Empfänger 14 eingegeben werden, die Amplitude und die Phase des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals gemessen werden.
Darüber hinaus wird bei dem Beispiel in 7 die jeweilige Kombination von zwei Zweigen, die dadurch bestimmt wird, dass sie an die Antennenelemente angepasst ist, in der Reihenfolge ihrer Anordnung ausgebildet, so dass die Schalter 41 und 42 den Pfad des Signals auswählen. Jedoch kann die Kombination von zwei Zweigen, die durch die Schalter 41 und 42 ausgewählt ist, beliebig bestimmt werden, ohne dass das Antennenelement 11 identisch zu den zwei Zweigen sein muss, die tatsächlich benachbart sind.
Als Nächstes wird die in 8 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 40(1) zugeordnet worden, um als der Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als der Referenzzweig dienen.
In einem Schritt S30 wird der Wert des Zählers i initialisiert. In einem Schritt S31 wird der Wert des Zählers j dem um 1 inkrementierten Wert des Zählers i zugeordnet. Die Verarbeitung der Schritte S31 bis S45 wird in Abhängigkeit von den Werten der Zähler i und j wiederholt ausgeführt.
Der Wert des Zählers i stellt den Objektzweig dar und der Wert des Zählers j stellt den Zweig benachbart zum Objektzweig dar.
In einem Schritt S32 wird durch Steuern des Schalters 42(i) des Objektzweigs der Ausgang des Frequenzwandlers 43 mit dem Schalter 16(j) des benachbarten Zweigs verbunden. Zusätzlich wird in einem Schritt S33 durch Steuern des Schalters 16(j) des benachbarten Zweigs der Ausgang des Schalters 42(i) des Objektzweigs mit dem Eingang des Empfängers 14(j) des benachbarten Zweigs verbunden.
In einem Schritt S34 wird das Signal von dem Sender 13(i) des Objektzweigs, der dem Wert des Zählers i entspricht, gesendet. Darüber hinaus muss das Signal von dem Sender 13(i) nur während einer Messung gesendet werden.
In einem Schritt S35 wird durch Steuern des Schalters 41(i) des Objektzweigs, der dem Wert des Zählers i entspricht, der Ausgang des Kopplers 15(i) ausgewählt. In einem Schritt S36 wird das j-te Signal K1(j), das durch den Empfänger 14(j) des benachbarten Zweigs empfangen ist, von dem Ausgangssignal des Empfängers 14(j) gemessen. Dieses Signal K1(j) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält.
In einem Schritt S37 wird das Signal von dem Sender 13(i) des benachbarten Zweigs entsprechend dem Wert j des Zählers gesendet. Darüber hinaus muss eine Sendung des Signals vom Sender 13(j) nur während einer Messung gesendet werden.
In einem Schritt S38 wird durch Steuern des Schalters 41(i) des Objektzweigs, der dem Wert des Zählers i entspricht, der Ausgang des Kopplers 15(j) des benachbarten Zweigs ausgewählt. In einem Schritt S39 wird das j-te Signal K2(j), das durch den Empfänger 14(j) des benachbarten Zweigs empfangen ist, vom Ausgangssignal des Empfängers 14(j) gemessen. Das Signal K2(j) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält.
Im nächsten Schritt S40 wird der Kalibrierungswert H2(j) des j-ten Zweigs durch die folgende Gleichung gefunden: H2(j) = K2(j)/K1(j) (11)
Weil der Wert des Zählers i 1 ist, verläuft die Verarbeitung durch die Schritte 41 und 42, um zu dem Schritt S43 weiterzugehen, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S31. Das zweite Mal und darauffolgend verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung durch die Schritte S41 bis S44 und geht weiter zu einem Schritt S45.
Im Schritt S42 wird der Kalibrierungswert H2(j) als Kalibrierungswert H3(j) gespeichert. Zusätzlich wird im Schritt S44 der i-te Kalibrierungswert H3(i), der für den vorherigen Zweig gefunden ist, mit dem j-ten Kalibrierungswert H2(j) multipliziert, der für den relevanten Zweig gefunden ist (den Objektzweig und den benachbarten Zweig) und das Ergebnis wird als der Kalibrierungswert H3(j) gespeichert.
Daher kann beim Ausführen der Prozedur in 8 der j-te Kalibrierungswert H3(j) für jeden der Zweige erhalten werden (j = 2 bis N).
Das im Schritt S36 erhaltene Signal K1(j) und das im Schritt S39 erhaltene Signal K2(j) werden jeweils durch die folgenden Formeln dargestellt: K1(j) = T(i)·Q(i)·R(j) (12) K2(j) = T(j)·Q(i)·R(j) (13)wobei

T(i), T(j):: Amplituden- und Phasenwerte, die bei 13(i) und bei dem Sender 13(j) erzeugt sind,
Q:: die Schwankungskomponente der Amplitude und der Phase aufgrund von Temperaturcharakteristiken des Frequenzwandlers 43(i), und
R(j):: die Amplitude und die Phase, die durch die Empfänger 14(j) erzeugt sind.

Daher wird durch Umordnen der Gleichung 11 die folgende Gleichung erhalten: H2(j) = K2(j)/K1(j) = (T(j)·Q(i)·R(j))/(T(i)·Q(i)·R(j)) = T(j)/T(i) (14)
Der Kalibrierungswert H3(j) der Schritte S42 und S44 wird erklärt werden. In dem Fall, in welchem beispielsweise j = 2 aus der Gleichung 14 gilt, wird der Kalibrierungswert zu H2(2) = H3(2). In dem Fall, in welchem j > 2 wird der Kalibrierungswert H3(3) durch die folgende Gleichung dargestellt: H3(3) = H3(2)·H2(3) = H2(2)·H2(3) = ((T(2)/T(1))·(T(3)/T(2)) = T(3)/T(1) (15)
Daher wird der Kalibrierungswert H3(4) durch die folgende Gleichung dargestellt: H3(4) = H3(3)·H2(4) = (T(3)/T(1))·H2(4) = (T(3)/T(1))·(T(4)/T(3)) = (T(4)/T(1)) (16)
Durch dieselbe Berechnung wie oben wird der Kalibrierungswert H3(j) in der folgenden Gleichung dargestellt: H3(j) = H3(i)·H2(j) = T(j)/T(1) (17)
Dies bedeutet, dass der durch die in 8 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erhaltene Kalibrierungswert H3(j) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Senders 13(j) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses von Temperaturcharakteristiken, etc., im Verlaufe der Zeit, aber die Q-Komponente davon wird in der obigen Gleichung 14 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken nicht im Kalibrierungswert H3(j).
Daher werden beim Senden durch jeden der Zweige die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Sender 13(j) mit den durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 8 erhaltenen Kalibrierungswerten H3(j) multipliziert, und dadurch kann der Fehler bezüglich der Amplitude und der Phase im Sender 13 zwischen den Zweigen kompensiert werden.
Als Nächstes wird die in 9 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist die Verzweigungseinheit 40(1) zugeordnet worden, um als der Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als der Referenzzweig dienen.
In einem Schritt S50 wird der Wert des Zählers i initialisiert. In einem Schritt S51 wird der Wert des Zählers j dem Wert des Zählers i, inkrementiert um 1, zugeordnet. Die Verarbeitung von Schritten S51 bis S65 wird in Abhängigkeit von den Werten der Zähler i und j wiederholt ausgeführt. Darüber hinaus stellt der Wert des Zählers i den Objektzweig dar und stellt der Wert des Zählers j den Zweig benachbart zum Objektzweig dar.
In einem Schritt S52 wird das Signal von dem Sender 13(i) des Objektzweigs, der dem Wert des Zählers i entspricht, gesendet. Darüber hinaus muss das Signal vom Sender 13(i) nur während einer Messung gesendet werden. In einem Schritt S53 wird durch Steuern des Schalters 41(i) des Objektzweigs, der dem Wert des Zählers i entspricht, der Ausgang des Kopplers 15(i) ausgewählt.
In einem Schritt S54 wird durch Steuern des Schalters 52(i) des Objektzweigs der Ausgang des Frequenzwandlers 43 und des Schalters 16(i) des Objektzweigs ausgewählt. Zusätzlich wird in einem Schritt S55 durch Steuern des Schalters 15(i) des Objektzweigs der Ausgang des Schalters 42(i) des Objektzweigs mit dem Ausgang des Empfängers 14(j) des Objektzweigs verbunden.
In einem Schritt S56 wird das durch den Empfänger 14(j) des Objektzweigs empfangene j-te Signal S1(j) vom Ausgangssignal des Empfängers 14(j) gemessen. Dieses Signal S1(j) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält.
In einem Schritt S57 werden durch Steuern des Schalters 42(i) des Objektzweigs der Ausgang des Frequenzwandlers 43 und der Schalter 16(j) des benachbarten Zweigs verbunden. Zusätzlich wird in einem Schritt S58 durch Steuern des Schalters 16(j) des benachbarten Zweigs der Ausgang des Schalters 43(i) des Objektzweigs mit dem Eingang des Empfängers 14(j) des benachbarten Zweigs verbunden.
In einem Schritt S59 wird das durch den Empfänger 14(j) des benachbarten Zweigs empfangene j-te Signal S2(j) vom Ausgangssignal des Empfängers 14(j) gemessen. Dieses Signal S2(j) ist der Wert, der Information über die Amplitude und die Phase des Empfangssignals enthält.
Im nächsten Schritt S60 wird der Kalibrierungswert P2(j) des j-ten Zweigs durch die folgende Gleichung gefunden. P2(j) = S2(j)/S1(j) (18)
Weil der Wert des Zählers i 1 ist, verläuft die Verarbeitung durch die Schritte 61 und 62, um zu einem Schritt S63 weiterzugehen, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S51. Das zweite Mal und darauffolgend verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung durch die Schritte S61 bis S64 und geht weiter zum Schritt S65.
Im Schritt S62 wird der Kalibrierungswert P2(j) als Kalibrierungswert P3(j) gespeichert. Zusätzlich wird im Schritt S64 der i-te Kalibrierungswert P3(i), der für den vorherigen Zweig gefunden ist, mit dem j-ten Kalibrierungswert P2(j), der für den relevanten Zweig (den Objektzweig und den benachbarten Zweig) gefunden ist, multipliziert und wird das Ergebnis als der Kalibrierungswert P3(j) gespeichert.
Daher wird beim Ausführen der Prozedur in 9 der j-te Kalibrierungswert P3(j) für jeden der Zweige erhalten (j = 2 bis N).
Das im Schritt S56 erhaltene Signal KS(j) und das im Schritt S59 erhaltene Signal S2(j) werden jeweils durch die folgenden Formeln dargestellt: S1(j) = T(i)·Q(i)·R(i) (19) S2(j) = T(i)·Q(i)·R(j) (20)wobei

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die bei 31(i) erzeugt sind,
Q(i):: die Schwankungskomponente der Amplitude und der Phase aufgrund von Temperaturcharakteristiken, des Frequenzwandlers 43(i), und
R(i), R(j):: die Amplitude und die Phase, die durch den Empfänger 14(j) und den Empfänger 14(j) erzeugt sind.

Daher wird durch Umordnen der Gleichung 18 die folgende Gleichung erhalten: P2(j) = S2(j)/S1(j) = (T(i)·Q(i)·R(j))/(T(i)·Q(i)·R(i)) = R(j)/R(i) (14)
Der Kalibrierungswert P3(j) der Schritte S62 und S64 wird erklärt werden. In dem Fall, in welchem beispielsweise j = 2, wird aus der Gleichung 21 der Kalibrierungswert P2(2) = P3(2). Der Kalibrierungswert P3(3) wird durch die folgende Gleichung dargestellt: P3(3) = P3(2)·P2(3) = P2(2)·P2(3) = ((R(2)/R(1))·(R(3)/R(2)) = R(3)/R(1) (22)
Daher wird der Kalibrierungswert P3(4) durch die folgende Gleichung dargestellt: P3(4) = P3(3)·P2(4) = (R(3)/R(1))·P2(4) = (R(3)/R(1))·(R(4)/R(3)) = (R(4)/R(1)) (23)
Durch dieselbe Berechnung wie oben wird der Kalibrierungswert P3(j) in der folgenden Gleichung dargestellt: P3(j) = P3(i)·P2(j) = R(j)/R(1) (24)
Dies bedeutet, dass der durch die in 9 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erhaltene Kalibrierungswert P3(j) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Empfängers 14(j) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses von Temperaturcharakteristiken, etc., in Bezug auf das Verstreichen an Zeit, aber die Q-Komponente davon wird in der obigen Gleichung 21 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken nicht im Kalibrierungswert P3(j).
Daher werden beim Senden durch jeden der Zweige die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Sender 14(j) mit den durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 9 erhaltenen Kalibrierungswerten P3(j) multipliziert, und dadurch kann der Fehler bezüglich der Amplitude und der Phase im Empfänger 14 zwischen den Zweigen kompensiert werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
Das vierte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird unter Bezugnahme auf 12 bis 16 und 10, 11 und 18 erklärt werden.
12 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Senders dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Empfängers dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 15A ist eine planare Zeichnung, die ein Beispiel der Anordnung der Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne zeigt. 16 ist eine planare Zeichnung, die ein Beispiel der Anordnung der Antennenelemente und der zusätzlichen Antenne zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Erzeugungsschaltung (1) mit einer Frequenz von f1 – f2 zeigt. 11 ist ein Blockdiagramm einer Erzeugungsschaltung (2) mit einer Frequenz von f1 – f2. 18 ist ein Blockdiagramm, das die Amplituden- und Phasenwerte von jedem Teil des i-ten Zweigs zeigt.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld bei diesem Beispiel weist einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125 entsprechend einer Strahlungscharakteristik-Steuerberechnungsschaltung, einen Koppler 122, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist, einen Zirkulator 113 und einen Zirkulator 114, die ein Beispiel einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger sind, und einen Kalibrierungsprozessor 124, der einer Kalibrierungs-Steuerschaltung entspricht, auf.
In 12 ist das Antennenfeld durch N Antennenelemente 111 (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) strukturiert, die Seite an Seite angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Segmente des Zweigs des Antennenfelds, an welchem die Antennenelemente angeordnet sind, durch numerische Werte in Klammern dargestellt, die zu dem Bezugszeichen jedes Elements hinzugefügt sind. Zusätzlich stellt jeder Pfeil in 12 die Richtung des Signals dar. In dem Fall, in welchem es keine Notwendigkeit zum Segmentieren der Zweige jedes Elements gibt, sind die Klammern und die Darstellung des numerischen Werts in den Klammern weggelassen.
Bei dem Beispiel der 12 wird für jedes der Antennenelemente 111 eine Verzweigungseinheit 110, die dieses Element enthält, ausgebildet. Alle Verzweigungseinheiten 110 sind durch identische Strukturen ausgebildet. Jeder der Zweige weist ein Antennenelement 111, einen Schalter 112, Zirkulatoren 11, einen Sendeteil 115, einen Empfänger 118, einen Frequenzwandler 116, Schalter 117 und einen Empfänger 118 auf.
Der Sendeteil 115 stellt einen Sender 121, einen Koppler 122 und einen Frequenzwandler 123 zur Verfügung. Der Koppler 122 ist zum Trennen und Extrahieren eines Teils eines durch den Sender 121 und Sendeteil 115 ausgegebenen Signals vorgesehen.
Die Zirkulatoren 113, 114 und 122 sind so vorgesehen, dass ein Sender und ein Empfänger ein Antennenelement 11 gemeinsam verwenden können. In dem Fall, in welchem eine Sendung für eine Kommunikation ausgeführt wird, läuft das von jedem der Sendeteile 115 gesendete Signal durch den Zirkulator 113 und den Schalter 112 und wird als drahtloses Signal von einem Antennenelement 111 gestrahlt. Zusätzlich läuft in dem Fall, in welchem ein Empfang für eine Kommunikation ausgeführt wird, das durch das Antennenelement 111 empfangene Signal durch den Schalter 112, den Zirkulator 113 und den Schalter 117 und wird in den Empfänger 118 eingegeben.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sendeteil 115 ausgegebenen Signals, d.h. die Sendefrequenz des Antennenfelds, um bei einer Kommunikation verwendet zu werden, f1 und ist die Empfangsfrequenz des Antennenfelds und des Empfängers 118, um für eine Kommunikation verwendet zu werden, f2, und sind die Sendefrequenz f1 und die Empfangsfrequenz f2 unterschiedlich.
Jedoch wird im Sendeteil 115 die Frequenz des durch den Sender 121 gesendeten Signals f2 als die Empfangsfrequenz des Empfängers 118. Das durch den Sender 121 gesendete Signal läuft durch den Frequenzwandler 123 und wird zu der Sendefrequenz f1 umgewandelt. Der Koppler 122 extrahiert ein Signal mit einer Frequenz f2 vom Ausgang des Senders 121. Zusätzlich gibt der Frequenzwandler 116 das Signal mit einer Frequenz f1 vom Zirkulator 114 ein, und es wird zu einer Frequenz eines Signals umgewandelt, so, dass ein Signal mit einer Frequenz von f2 ausgegeben wird.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 12 sind ein Kalibrierungsprozessor 124, ein Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125, ein Signalgenerator 126, ein Teiler 127, eine zusätzliche Antenne 128 und ein Schalter 129 zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 110 vorgesehen.
Der Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125 kombiniert die Signale der N Zweige, um eine selbstanpassende bzw. adaptive Steuerung der Strahlungscharakteristik des Antennenfelds auszuführen und gleichzeitig die Gewichtung von jedem der Zweige während einer Synthese zu steuern.
Der Kalibrierungsprozessor 124 führt eine Kalibrierung durch separates Finden des Amplituden- und Phasenfehler des Senders (des Sendeteils 115 und des Antennenelements 111) von jeder der Verzweigungseinheiten 110 und des Empfangssystems (des Empfängers 118 und des Antennenelements 111) aus. In der Praxis findet der Kalibrierungsprozessor den Wert, um zur Kalibrierung des Sendesystems von jedem der Zweige verwendet zu werden, durch Implementieren der in 13 gezeigten Steuerung, und findet den Wert, um für eine Kalibrierung des Empfangssystems von jedem der Zweige verwendet zu werden, durch Implementieren der in 14 gezeigten Steuerung.
Die jeweiligen Schalter 112, 117 und 129 sind derart ausgebildet, dass sie elektrisch steuerbar sind, und bei diesem Beispiel werden die verschiedenen Verbindungszustände durch die Steuerung des Kalibrierungsprozessors 124 geschaltet.
Der Schalter 129 verbindet die zusätzliche Antenne 128 mit irgendeinem der Schalter 112 der N Verzweigungseinheiten 110. Die Schalter 112 von jedem der Zweige verbinden irgendeines der Antennenelemente 111 und irgendeinen der Schalter 129 mit irgendeinem der Zirkulatoren 113 und 114. Der Schalter 117 von jedem der Zweige verbindet jeweils einen der Ausgänge des Zirkulators 113 oder des Frequenzwandlers 116 mit dem Eingang des Empfängers 118.
Der Signalgenerator 126 gibt ein Signal mit einer Frequenz (|f1 – f2|) aus, welche der Differenz zwischen der Sendefrequenz f1 und der Empfangsfrequenz f2 entspricht. Das durch den Signalgenerator ausgegebene Signal wird an die Frequenzwandler 116 und 123 von jedem der Zweige über den Teiler 127 angelegt. Die Frequenzwandler 116 und 123 führen eine Umwandlung der Frequenz unter Verwendung des Signals vom Signalgenerator 126 aus.
Spezifisch ist deshalb, weil die Frequenz des in den Frequenzwandler 123 von dem Sender 121 eingegebenen Signals f2 ist und die Frequenz des Signals vom Signalgenerator 126 (|f1 – f2|) ist, durch Synthetisieren (Mischen) dieser Signale die Frequenz des vom Frequenzwandler 123 ausgegebenen Signals f1.
Durch Synthetisieren (Mischen) dieser Signale wird die Frequenz des vom Frequenzwandler ausgegebenen Signals f1.
Zusätzlich ist deshalb, weil die Frequenz des in den Frequenzwandler 116 vom Zirkulator 114 eingegebenen Signals f1 ist und die Frequenz des Signals vom Signalgenerator 126 (|f1 – f2|) ist, durch Synthetisieren (Mischen) dieser Signale die Frequenz des vom Frequenzwandler 116 ausgegebenen Signals f2.
Bei diesem Beispiel kann deshalb, weil die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz, um für eine Kommunikation verwendet zu werden, jeweils f1 und f2 sind, ein von dem Zweig gesendetes Signal nicht durch einen anderen Zweig erfasst werden und durch den Empfänger 118 wie es ist empfangen werden. Jedoch kann durch Ausführen einer Umwandlung der Frequenz unter Verwendung des Frequenzwandlers 116 das von einem anderen Zweig gesendete Signal durch den Empfänger 118 empfangen werden.
Das Signal mit einer Frequenz von (|f1 – f2|), das vom Signalgenerator 126 ausgegeben ist, kann unter Verwendung des lokalen Signals vom Empfänger und des lokalen Signals des Senders erzeugt werden.
Dies bedeutet, dass der Signalgenerator 126 durch die in 10 gezeigte Schaltung oder die in 11 gezeigte Schaltung realisiert werden kann.
10 zeigt eine Schaltung unter Verwendung eines direkten Umwandlungsverfahrens, das die Frequenz des Basisbands und die Frequenz des Kommunikations-Frequenzbands direkt umwandelt, und 11 zeigt eine Schaltung unter Verwendung eines Superheterodyn-Verfahrens, das eine Zwischenfrequenz zur Verfügung stellt und eine zweistufige Frequenzumwandlung zwischen dem Basisband und dem Sende-Frequenzband ausführt.
In der Schaltung in 10 werden das Ausgangssignal des Oszillators 61 und das Ausgangssignal des Oszillators 71 im Frequenzwandler 80 gemischt und wird dadurch die Frequenz (|f1 – f2|), die die Differenz dazwischen ist, erhalten, weil die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 61, den der Sendeteil 60 für eine Frequenzumwandlung verwendet, dieselbe wie die Sendefrequenz f1 ist, und die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 71, den der Empfangsteil 70 für eine Frequenzumwandlung verwendet, dieselbe wie die Empfangsfrequenz f2 ist.
In der Schaltung in 11 ist der Fall angenommen, dass die Zwischenfrequenz fIF ist. Daher ist die Frequenz des durch den Oszillator 65 des Sendeteils 60 ausgegebenen Signals (f1 – fIF) und ist die Frequenz des durch den Oszillator 75 des Empfangsteils 70 ausgegebenen Signals (f1 – fIF). Wie es in 11 gezeigt ist, wird durch Mischen des Ausgangssignals des Oszillators 65 und des Ausgangssignals des Oszillators 75 im Frequenzwandler 80 eine Frequenz (f1 – f2) der Differenz dazwischen erhalten.
In dem Fall, in welchem der Signalgenerator 126 unter Verwendung der in 10 und 11 gezeigten Schaltungen ausgebildet ist, wird ein Signal von (f1 – f2) unter Verwendung der lokalen Signale erzeugt, um für eine Frequenzumwandlung jeweils im Sendeteil 115 und im Empfänger 118 verwendet zu werden, und somit kann die Schaltungsstruktur vereinfacht werden, weil ein Vorsehen eines neuen Oszillators unnötig ist. Weiterhin kann deshalb, weil eine Abweichung zwischen der Frequenz, die im Signalgenerator 126 verwendet wird, und der aktuellen Sendefrequenz und Empfangsfrequenz nicht auftritt, die Genauigkeit der Kalibrierung verbessert werden.
Darüber hinaus besteht für die Schaltung in 12 der Grund dafür, dass das vom Sender 121 über den Koppler 122 ausgegebene Signal extrahiert wird, darin, dass die Ausgabe des Senders 121 im Vergleich mit dem tolerierten Eingangspegel der Schaltung auf der Empfängerseite groß ist.
Die Position, wo die zusätzliche Antenne 128 angeordnet ist, muss in Abhängigkeit von der Position der N Antennenelemente 111 bestimmt werden, die das Antennenfeld ausbilden. Wie es in 15A gezeigt ist, sollte in dem Fall, in welchem die Antennenelemente, die auf einer Linie angeordnet sind, gleichmäßig beabstandet sind, die zusätzliche Antenne 128 bei einer Position beispielsweise in der Mitte von zwei Antennenelementen 111 angeordnet sein, so dass die Abstände d zwischen jedem der Antennenelemente 111 an den zwei Zweigen, die das Objekt einer Kalibrierung sind, und der zusätzlichen Antenne 128 gleich sind.
Zusätzlich sollte, wie es in 16 gezeigt ist, in dem Fall, in welchem die Antennenelemente 111 mit einer gleichen Trennung auf einem Kreis angeordnet sind, die zusätzliche Antenne 128 bei einer Mittenposition des Kreises positioniert sein. In diesem Fall sind die Abstände d zwischen den Antennenelementen 111 und der zusätzlichen Antenne 128 für jeden Zweig gleich.
Wenn die zusätzliche Antenne 128 auf diese Weise angeordnet ist, wird, wie es nachfolgend beschrieben werden wird, der Sendeverlust zwischen jedem der Antennenelemente 111 und der zusätzlichen Antenne 128 gleich gemacht werden, und kann ein Kalibrierungswert gefunden werden, der durch diese Sendeverluste nicht beeinflusst ist.
Als Nächstes wird die in 13 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 10(1) zugeordnet, um als der Referenzzweig zu dienen, aber irgendein anderer Zweig kann als die Referenz dienen.
In einem Schritt S110 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht dem einen Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung ist. Die Verarbeitung in einem Schritt S111 bis zu einem Schritt S127 wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt S111 werden die Werte der Zähler j und k jeweils entsprechend den zwei Zweigen gemäß dem Wert des Zählers i bestimmt. Jedoch wird der Wert des Zählers j derart bestimmt, dass er sich von dem Wert des Zählers i unterscheidet, und wird der Wert des Zählers k derart bestimmt, dass er sich von dem Wert des Zählers i unterscheidet und dass er sich von dem Wert des Zählers j unterscheidet.
In der Praxis kann der Wert des Zählers j auf das Ergebnis eines Addierens von 1 zu dem Wert des Zählers i eingestellt werden und kann der Wert des Zählers k auf das Ergebnis eines Addierens von 2 zu dem Wert des Zählers i eingestellt werden. Jedoch werden in dem Fall, in welchem die Werte der Zähler j und k N übersteigen, welches die Anzahl von Zweigen ist, sie auf das Ergebnis eines Subtrahierens von N von diesem Wert eingestellt.
Dadurch haben die Werte der Zähler i, j und k alle Werte, die sich voneinander unterscheiden, und somit können durch Auswählen von Zweigen, die durch die Werte der Zähler i, j und k spezifiziert sind, drei unterschiedliche Zweige gleichzeitig ausgewählt werden.
Jedoch müssen für die zwei Zweige, die das Objekt einer Kalibrierung sind, die Werte der Zähler i und j so bestimmt werden, dass die Abstände zwischen dem Antennenelement 111 von jedem der Zweige und des zusätzlichen Antenne 128 gleich sind.
Wie es in 16 gezeigt ist, gibt es in dem Fall, in welchem die Antennenelemente in einem Kreis angeordnet sind und die zusätzliche Antenne 128 in der Mitte davon angeordnet ist, kein besonderes Problem, weil der Abstand zwischen dem Antennenelement 111 von irgendeinem der Zweige und der zusätzlichen Antenne 128 gleich ist.
Jedoch muss, wie es in 15A gezeigt ist, in dem Fall, in welchem die Antennenelemente 111 in einer geraden Linie angeordnet sind, die Position der zusätzlichen Antenne 128 jedes Mal geändert werden, so dass die Abstände zwischen den Antennenelementen 111 der zwei Zweige, die als die Objekte einer Kalibrierung ausgewählt sind, gleich sind.
In einem Schritt S112 wird durch Steuern des Schalters 129 und des Schalters 112(k) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers k die zusätzliche Antenne 128 mit dem Zirkulator 114(k) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers k verbunden.
In einem Schritt S113 wird für den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers k durch Steuern des Schalters 117(k) der Ausgang des Frequenzgenerators 116(k) mit dem Eingang des Empfängers 118(k) verbunden.
In einem Schritt S114 werden für einen Zweig entsprechen dem Wert des Zählers i durch Steuern des Schalters 112(i) der Ausgang des Frequenzwandlers 123(i) und das Antennenelement 111(i) verbunden.
In einem Schritt 115 wird das Signal vom Sender 121(i) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers i gesendet. In diesem Fall läuft das vom Sender 121(i) ausgegebene Signal durch den Koppler 122(i), wird durch den Frequenzwandler 123(i) in die Frequenz f1 umgewandelt, läuft durch den Zirkulator 113(i) und den Schalter 112(i) und wird vom Antennenelement 111(i) als drahtloses Signal gesendet.
Dieses drahtlose Signal wird durch die zusätzliche Antenne 128 empfangen. Das durch die zusätzliche Antenne 128 empfangene Signal läuft durch den Schalter 129, wird in den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers k eingegeben, läuft durch den Schalter 112(k) und den Zirkulator 114(k), wird durch den Frequenzwandler 116(k) in die Frequenz f2 umgewandelt, läuft durch den Schalter 117(k) und wird in den Empfänger 118(k) eingegeben.
Somit wird in einem Schritt S116 von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(k) das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) G1(j) des gegenwärtig ausgewählten Zweigs gemessen. Wenn die Messung beendet ist, wird im nächsten Schritt S117 das Senden des Senders 121(i) gestoppt.
Auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben ist, werden in einem Schritt S118 für den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers j durch Steuern des Schalters 112(j) der Ausgang des Frequenzwandlers 123(j) und das Antennenelement 111(j) verbunden.
In einem Schritt S119 wird das Signal von dem Sender 121(j) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers j gesendet. In diesem Fall läuft das vom Sender 121(j) ausgegebene Signal durch den Koppler 112(j), wird durch den Frequenzwandler 123(j) in die Frequenz f1 umgewandelt, läuft durch den Zirkulator 112(j) und den Schalter 112(j) und wird von dem Antennenelement 111(j) als drahtloses Signal gesendet.
Das drahtlose Signal wird durch die zusätzliche Antenne 128 empfangen. Das durch die zusätzliche Antenne 128 empfangene Signal läuft durch den Schalter 129, wird in den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers k eingegeben, läuft durch den Schalter 112(k) und den Zirkulator 114(k), wird durch den Frequenz wandler 116(k) bezüglich der Frequenz in f2 umgewandelt, läuft durch den Schalter 117(k) und wird in dem Empfänger 118(k) eingegeben.
Somit wird in einem Schritt S120 von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(k) das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) G2(j) des Zweigs, der aktuell ausgewählt ist, gemessen. Wenn die Messung beendet ist, wird im nächsten Schritt S121 das Senden des Senders 121(j) gestoppt.
In einem Schritt 122 wird der Kalibrierungswert H2(j) durch die folgende Gleichung gefunden: H2(j) = G2(j)/G1(j) (101)
Im ersten Prozess verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i 1 ist, die Verarbeitung durch Schritte S122 und S123, geht weiter zu einem Schritt S124 und aktualisiert in einem Schritt S125 den Wert des Zählers i und springt zurück zum Schritt S111. In dem Schritt S124 wird der Kalibrierungswert H2(j) als Kalibrierungswert H3(j) gespeichert.
Das zweite Mal unter darauffolgend verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung durch die Schritte S122 und S123, geht weiter zu einem Schritt S126, läuft durch Schritte S127 und S125 und springt zurück zum Schritt S111. In diesem Fall wird im Schritt S125 der Wert des Zählers i aktualisiert.
Im Schritt S126 wird das Ergebnis einer Kalibrierung der Kalibrierungswert H2(j) durch die folgende Gleichung als der Kalibrierungswert H3(j) gespeichert: H3(j) = H3(i)·H2(j) (102)
Wenn die Verarbeitung für alle Zweige beendet worden ist, wird der Kalibrierungswert H3(j) separat für die jeweiligen zweiten bis N Zweige gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig als die Referenz dient, natürlich der Kalibrierungswert H3(j) des ersten Zweigs 1.
Hier werden die Amplituden- und Phasenwerte G1(j) und G2(j), die in den Schritten S116 und S120 in 13 gemessen sind, durch die folgenden Gleichungen dargestellt: G1(j) = T(i)·M(i, f1)·L1(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k) (103) G2(j) = T(j)·M(j, f1)·L2(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k) (104),wobei

T(i), T(j):: die Amplitude und die Phase der Sendeteile 115(i) und 115(j),
M(i, f1):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f1 des Antennenelements 111(i),
M(j, f1):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f1 des Antennenelements 111(j),
L1(k):: der Sendeverlust zwischen dem Antennenelement 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128,
L2(k):: der Sendeverlust zwischen dem Antennenelement 111(j) und der zusätzlichen Antenne 128,
M2(f1):: Amplitude und die Phase in Bezug auf f1 der zusätzlichen Antenne 128,
Q(k):: die Amplitude und die Phase des Frequenzwandlers 116(k), und
R(k):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(k).

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb, weil der Abstand zwischen dem Antennenelement 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128 und der Abstand zwischen dem Antennenelement 111(j) und der zusätzlichen Antenne 128 identisch sind, die Sendeverluste L1(k) und L2(k) identisch. Zusätzlich sind deshalb, weil die zusätzliche Antenne 128 und der Zweig entsprechend dem Zähler k zwischen den zwei Zweigen entsprechend den Zählern i und j gemeinsam verwendet werden, diese Komponenten identisch. Daher wird durch Umordnen der Gleichung 101 die folgende Gleichung erhalten: H2(j) = G2(j)/G1(j) = (T(j)·M(j, f1)·L2(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k))/(T(i)·M(i, f1)·L1(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k)) = (T(j)·M(j, f1))/(T(i)·M(i, f1)) (105)
Dies bedeutet, dass, wie es in 18 gezeigt ist, die Amplituden- und Phasenwerte für das gesamte Sendesystem des i-ten Zweigs, das die Komponente T(i) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f1 des Sendeteils 113 und die Komponente M(i, ft) der Amplituden- und Phasenwerte in Bezug auf f1 der Antennenelemente 111(j) kombiniert, für jeden der Zweige als ein Verhältnis mit den anderen Zweigen gefunden werden kann.
Der Kalibrierungswert H3(j) in den Schritten S124 und S126 wird nun erklärt werden. Der Kalibrierungswert H3(3) wird beispielsweise durch die folgende Gleichung dargestellt: H3(3) = H3(2)·H2(3) = H2(2)·H2(3) = ((T(2)·M(2, f1))/(T(1)·M(1, f1)))· = ((T(3)·M(3, f1))/(T(2)·M(2, f1))) = (T(3)·M(3, f1))/(T(1)·M(1, f1)) (106)
Daher wird der Kalibrierungswert H3(4) durch die folgende Gleichung dargestellt: H3(4) = H3(3)·H2(4) = ((T(3)·M(3, f1))/(T(1)·M(1, f1)))·H2(4) = ((T(3)· M(3, f1))/(T(1)·M(1, f1)))·((T(4)·M(4, F1))/(T(3)·M(3, f1))) = ((T(4)·M(4, f1))/(T(1)·M(1, f1))) (107)
Durch eine Berechnung gleich der obigen wird der Kalibrierungswert H3(j) durch die folgende Gleichung dargestellt: H3(j) = H3(i)·H2(j) = ((T(j)·M(j, f1))/(T(1)·M(1, f1)) (108)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 13 erhaltene Kalibrierungswert H3(j) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Sendesystems (des Sendeteils 115(j) und des Antennenelements 111(j)) des j-ten Zweigs in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Änderung bezüglich der Temperaturcharakteristiken im Verlaufe der Zeit, aber deshalb, weil die Komponente Q davon ausgelöscht wird, erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken nicht im Kalibrierungswert H3(j).
Auf diese Weise kann durch Verwenden von nur einer zusätzlichen Antenne 128 der Kalibrierungswert H3(j) von jedem der Zweige als ein relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden. Beim Senden unter Verwendung von jedem der Zweige kann durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte des Sendeteils 115(j) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 13 erhaltenen Kalibrierungswert H3(j) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sendeteil 115 kalibriert werden.
Als Nächstes wird die in 14 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 110(i) zugeordnet worden, um als der Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als die Referenz dienen.
In einem Schritt S130 wird der Wert des Zählers initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht demjenigen Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung ist. Die Verarbeitung in Schritten S131 bis S145 wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt 131 wird der Wert von Zählern j und k jeweils entsprechend zwei Zweigen in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i bestimmt. Jedoch wird der Wert des Zählers j immer derart eingestellt, dass er unterschiedlich von dem Wert des Zählers i ist, und wird der Zähler k immer derart eingestellt, dass er sich von dem Wert des Zählers i unterscheidet und er sich von dem Wert des Zählers j unterscheidet.
In der Praxis kann der Zähler j auf das Ergebnis eines Addierens von 1 zu dem Wert des Zählers i eingestellt werden und kann der Wert des Zählers k auf das Ergebnis eines Addierens von 2 zu dem Zähler i eingestellt werden. Jedoch werden in dem Fall, in welchem die Werte der Zähler j und k N übersteigen, welches die Anzahl von Zweigen ist, sie auf das Ergebnis eines Subtrahierens von N von diesem Wert eingestellt.
Dadurch sind die Werte der Zähler i, j und k Werte, die voneinander unterschiedlich sind und dadurch können durch Auswählen des durch die Werte der Zähler i, j und k spezifizierten Zweigs drei unterschiedliche Zweige gleichzeitig ausgewählt werden. Die der Verarbeitung in 14 entsprechen die Werte der Zähler i und j den zwei Zweigen, die das Objekt einer Messung sind, und entspricht der Wert des Zählers k dem Zweig, der gemeinsam für ein Senden verwendet wird.
Jedoch müssen für die zwei Zweige, die das Objekt einer Kalibrierung sind, die Werte der Zähler i und j so bestimmt werden, dass die Abstände zwischen dem Antennenelement 111 von jedem der Zweige und der zusätzlichen Antenne 128 gleich sind.
Wie es in 16 gezeigt ist, gibt es in dem Fall, in welchem die Antennenelemente in einem Kreis angeordnet sind und die zusätzliche Antenne 128 in der Mitte davon angeordnet ist, kein besonderes Problem, weil der Abstand zwischen dem Antennenelement 111 von irgendeinem der Zweige und der zusätzlichen Antenne 128 gleich sind.
Jedoch muss, wie es in 15A gezeigt ist, in dem Fall, in welchem die Antennenelemente 111 in einer geraden Linie angeordnet sind, die Position der zusätzlichen Antenne 128 jedes Mal geändert werden, so dass die Abstände zwischen den Antennenelementen 111 der zwei Zweige, die als das Objekt einer Kalibrierung ausgewählt sind, gleich sind.
Im Schritt S132 wird durch Steuern des Schalters 129 und des Schalters 112(k) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers k die zusätzliche Antenne 128 mit dem Zirkulator 114(k) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers k verbunden.
Im Schritt S133 wird das Signal vom Sender 121(k) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers k gesendet. In diesem Fall wird das vom Sender 121(k) ausgegebene Signal durch den Koppler 122(k) aufgeteilt, läuft durch den Zirkulator 114(k), den Schalter 112(k) und den Schalter 129(k) und wird von der zusätzlichen Antenne 128 als drahtloses Signal gesendet.
Dieses von der zusätzlichen Antenne 128 gesendete drahtlose Signal kann durch das Antennenelement 111 von jedem der Zweige empfangen werden. Das durch den Sender 121(k) ausgegebene Signal wird von der zusätzlichen Antenne 128 mit einer Frequenz f2 gesendet, ohne durch den Frequenzwandler 123(k) zu laufen, und somit kann das Signal durch den Empfänger 118 empfangen werden, ohne bei dem Zweig auf der Empfängerseite bezüglich der Frequenz umgewandelt zu werden.
Im Schritt S134 werden für den Zweig entsprechend dem Wert de Zählers i durch Steuern des Schalters 112(i) das Antennenelement 111(i) und der Zirkulator 113(i) verbunden.
Im Schritt S135 werden für den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers i durch Steuern des Schalters 117(i) der Zirkulator 113(i) und der Empfänger 118 verbunden.
In diesem Fall läuft das durch das Antennenelement 111(i) empfangene Signal durch den Schalter 112(i), den Zirkulator 113(i) und den Schalter 117(i) und wird in den Empfänger 118(i) eingegeben. Dann wird im Schritt S136 das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) S1(j) des vom Empfängerausgang des Empfängers 118(i) ausgewählten Zweigs gemessen.
Auf dieselbe Weise, wie es oben beschrieben ist, werden im Schritt S137 für den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers j durch Steuern des Schalters 112(j) das Antennenelement 111(j) und der Zirkulator 113(j) verbunden.
Im Schritt S139 werden für den Zweig entsprechend dem Wert des Zählers j durch Steuern des Schalters 117(j) der Zirkulator 113(j) und der Ausgang des Empfängers 118 verbunden.
In diesem Fall läuft das durch das Antennenelement 111(j) empfangene Signal durch den Schalter 112Q), den Zirkulator 113(j) und den Schalter 117(j) und wird in den Empfänger 118(j) eingegeben. Dann wird im Schritt S139 das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) S2(j) des ausgewählten Zweigs von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(j) gemessen.
Im Schritt S140 wird der Kalibrierungswert P2(j) durch die Berechnung der folgenden Gleichung gefunden: P2(j) = S2(j)/S1(j) (109)
Im ersten Prozess verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i 1 ist, die Verarbeitung durch die Schritte S140 und S141, geht weiter zum Schritt S142 und aktualisiert im Schritt S143 den Wert des Zählers i und springt zurück zum Schritt S131.
Im Schritt S142 wird der Kalibrierungswert P2(j) als Kalibrierungswert P3(j) gespeichert.
Das zweite Mal und darauffolgend verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung durch die Schritte S140 und S141, geht weiter zum Schritt S144, läuft durch die Schritte S142, und springt zurück zum Schritt S131. In diesem Fall wird im Schritt S143 der Wert des Zählers i aktualisiert.
Im Schritt S144 wird das Ergebnis einer Kalibrierung der Kalibrierungswert P2(j) durch die folgende Gleichung als der Kalibrierungswert H3(j) gespeichert. P3(j) = P3(i)·P2(j) (110)
Wenn die Verarbeitung für alle Zweige beendet ist, wird der Kalibrierungswert P3(j) separat für die jeweiligen zweiten bis N Zweige gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig als die Referenz dient, natürlich der Kalibrierungswert P3(j) des ersten Zweigs 1.
Hier werden die Amplituden- und Phasenwerte S1(j) und S2(j), die in den Schritten S136 und S139 in 14 gemessen werden, durch die folgenden Gleichungen dargestellt: S1(j) = T(k)·M2(f2)·L1(k)·M(i, f2)·R(i) (111) S2(j) = T(k)·M2(f2)·L2(k)·M(j, f2)·R(j) (112),wobei

T(k):: die Amplitude und die Phase des Senders 121(k),
M2(f2):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f2 der zusätzlichen Antenne 128,
L1(k):: der Sendeverlust zwischen dem Antennenelement 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128,
L2(k):: der Sendeverlust zwischen dem Antennenelement 111(j) und der zusätzlichen Antenne 128,
M(i, f2):: Amplitude und Phase in Bezug auf f2 des Antennenelements 111(i),
M(j, f2):: Amplitude und Phase in Bezug auf f2 des Antennenelements 111(j),
R(i):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(i), und
R(j):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(j).

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb, weil die Abstände zwischen dem Antennenelement 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128 und der Abstand zwischen den Antennenelement 111(j) und der zusätzlichen Antenne 128 identisch sind, die Sendeverluste L1(k) und L2(k) identisch. Zusätzlich sind deshalb, weil die zusätzliche Antenne 128 und der Zweig entsprechend dem Zähler k zwischen den zwei Zweigen entsprechend den Zählern i und j gemeinsam verwendet werden, diese Komponenten identisch. Dadurch wird durch Umordnen der Gleichung 109 die folgende Gleichung erhalten: P2(j) = S2(j)/S1(j) = (T(k)·M2(f2)·L2(k)·M(j, f2)·R(j))/(T(k)·M2(f2)·L1(k)·M(i, f2)·R(i)) = (M(j, f2)·R(j))/(M(i, f2)·R(i)) (113)
Dies bedeutet, dass, wie es in 18 gezeigt ist, die Amplituden- und Phasenwerte für das gesamte Empfangssystem des i-ten Zweiglochs, das die Komponente T(i) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f1 des Sendeteils 115 und die Komponente M(i, ft) der Amplituden- und Phasenwerte in Bezug auf f1 der Antennenelemente 111(j) kombiniert, für jeden der Zweige als ein Verhältnis mit den anderen Zweigen gefunden werden können.
Der Kalibrierungswert P3(j) in den Schritten S142 und S144 wird nun erklärt werden. Der Kalibrierungswert H3(3) wird beispielsweise durch die folgende Gleichung dargestellt: P3(3) = P3(2)·P2(3) = P2(2)·P2(3) = ((M(2, f2)·R(2))/(M(1, f2)·R(1)))·((M(3, f2)·R(3))/(M(2, f2)·R(2))) = (M(3, f2)·R(3))/(M(1, f2)·R(1)) (114)
Daher wird der Kalibrierungswert P3(4) durch die folgende Gleichung dargestellt: P3(4) = P3(3)·P2(4) = ((M(3, f2)·R(3))/(M(1, f2)·R(1)))·P2(4) = ((M(3, f2)·R(3))/M(1, f2)·R(1)))·(((4, f2)·R(4))/(M(3, f2)·R(3))) = (M(4, f2)·R(4))/(M(1, f2)·R(1)) (115)
Durch eine Berechnung gleich der Obigen wird der Kalibrierungswert P3(j) durch die folgende Gleichung dargestellt: P3(j) = P3(i)·P2(j) = (M(j, f2)·R(j))/(M(1, f2)·R(1)) (116)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 14 erhaltene Kalibrierungswert P3(j) der relative Wert der Amplituden- und Phasenwerte des Empfangssystems (des Empfängers 118(j) und des Antennenelements 111(j)) des j-ten Zweigs in Bezug auf den Referenzzweig ist.
Daher kann beim Empfangen bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Empfänger 118(j) mit dem in der Kalibrierungs-Steuerprozedur in 14 erhaltenen Kalibrierungswert P3(j) der Fehler der Amplituden- und Phasenwerte zwischen den Zweigen im Empfangssystem kompensiert werden.
Darüber hinaus ist deshalb, weil das Senden und das Empfangen des Signals nur zwischen dem für die zusätzliche Antenne 128 und den Antennenelementen 111, die in der Nähe dazu angeordnet sind, nötig ist, ein Bereitstellen einer hohen Verstärkung nicht nötig, wie des der Fall für eine Antenne ist, die allgemein bei einer Kommunikation verwendet wird. Daher ist ein Verwenden einer ultrakleinen Antenne oder einer Sonde als die zusätzliche Antenne 128 ausreichend.
Die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte aufgrund der Temperaturcharakteristiken in den obigen Gleichungen 103 und 104 enthält in der Praxis die Schwankungskomponente im Sender 121 von jedem der Zweige, die Schwankungskomponente im Empfänger 118 und die Schwankungskomponente in dem Frequenzwandler, der bei der Kalibrierung verwendet wird. Daher ändern sich die Charakteristiken des Frequenzwandlers 116 in Bezug auf eine Temperatur, die ein Verstreichen der Zeit begleitet, aber deshalb, weil der Frequenzwandler 116 beim Messen der Amplituden- und Phasenwerte von irgendeinem der Zweige bei einer Kalibrierungsverarbeitung gemeinsam verwendet wird, beeinflusst die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte des einzigen Frequenzwandlers 116 den Kalibrierungswert nicht.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Das fünfte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird unter Bezugnahme auf 17 erklärt werden. 17 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel einer Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels. In 17 sind die Elemente entsprechend denjenigen in 12 mit denselben Bezugszeichen angezeigt. Die Erklärungen der Elemente, die identisch zu denjenigen beim vierten Ausführungsbeispiel sind, sind weggelassen.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor entsprechend der Richtungssteuerungs-Berechnungsschaltung 125, einen Koppler 122, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist, einen Koppler 131, einen Zirkulator 113, der ein Beispiel einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger ist, den Zirkulator 114 und einen Kalibrierungsprozessor 124 entsprechend einer Kalibrierungs-Steuerschaltung auf.
Bei der FDD-Transceivervorrichtung werden der Teil der Antenne und eine Stromversorgung durch schnelle Umgebungsschwankungen, wie beispielsweise einer Temperatur, mit einer vergleichsweisen Schwierigkeit beeinflusst, aber die Hochfrequenzschaltungen des Senders und des Empfängers werden vergleichsweise einfach durch Temperaturschwankungen beispielsweise bei dem elektrischen Verstärker und den Zirkulatoren beeinflusst.
Daher wird, während die Kalibrierung in Bezug auf die Antenne und die Energieversorgung nicht häufig kalibriert werden muss, die Kalibrierung des Senders und des Empfängers, die auf einfache Weise aufgrund von Temperaturschwankungen beeinflusst werden, vorzugsweise in kurzen Zeitintervallen ausgeführt.
Somit sind bei der in 17 gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld zusätzlich zu der Kalibrierungsfunktion des vierten Ausführungsbeispiels Funktionen zum separaten Messen von jedem der einzelnen Zweige durch Trennen von der Antenne der Kalibrierungswerte der Amplitude und der Phase des Sendeteils 115 (des Senders 121 und des Frequenzwandlers 123) und des Empfängers 118 hinzugefügt. Kalibrierungswerte, die die Antenne und die Energieversorgung enthalten, können durch dieselbe Verarbeitungsprozedur wie diejenige berechnet werden, die in 13 und 14 gezeigt ist, welche bereits erklärt worden sind.
Wie es in 17 gezeigt ist, kann bei diesem Ausführungsbeispiel durch Vorsehen des Kopplers 131 für jede der Verzweigungseinheiten 110 ein Teil des durch den Frequenzwandler 123 ausgegebenen Signals getrennt und extrahiert werden. Der durch den Koppler 131 extrahierte Teil des Signals für jeden der Zweige wird an jedem der Schalter 133 angelegt. Die Schalter 133 wählen eines der Signale von irgendeinem der Koppler 131 der N Zweige aus.
Zusätzlich ist ein Schalter 132 an der ersten Verzweigungseinheit 110(1) vorgesehen, die zugeordnet worden ist, um als der Referenzzweig zu dienen. Der Schalter 132 wählt eines von entweder dem durch den Zirkulator 114(1) ausgegebenen Signal oder dem durch den Schalter 133 ausgewählten Signal aus und legt dieses an den Eingang des Frequenzwandlers 116 an.
Der Schalter 134 gibt ein Signal aus, das durch den Koppler 122(1) aufgeteilt worden ist, in Bezug auf irgendeinen der Schalter 117 der N Verzweigungseinheiten 110. Der Schalter 117 von jedem der Zweige legt selektiv irgendeines des Empfangssignals vom Zirkulator 113, des Ausgangssignals des Frequenzwandlers 116 oder der Ausgabe des Schalters 134 an den Eingang des Empfängers 118 an.
Die Auswahlzustände für jeden Schalter 132, 133, 134 und 117 werden durch eine Steuerung des Kalibrierungsprozessors 124 umgeschaltet. Der Kalibrierungsprozessor 124 implementiert die folgende Steuerung für eine Kalibrierung zusätzlich zu derjenigen, die in 13 und 14 erklärt ist.
Die Kalibrierungsverarbeitung in Bezug auf den Sendeteil 115 ist wie folgt:

(1) Durch Steuern des Schalters der Verzweigungseinheit 110(1), die zum Dienen als der Referenzzweig zugeordnet ist, wird der Ausgang des Schalters 133 mit dem Eingang des Frequenzwandlers 116(1) verbunden. Zusätzlich wird durch Steuern des Schalters 117(1) der Ausgang des Frequenzwandlers 116(1) mit dem Eingang des Empfängers 118(1) verbunden.
(2) Irgendeiner der Zweige (i) wird ausgewählt und das Signal vom Sender 121 des ausgewählten Zweigs wird ausgegeben.
(3) Das Signal des ausgewählten Zweigs wird durch den Koppler 131(i) getrennt, das Signal wird gesendet und dieses Signal wird durch den Schalter 133 ausgewählt.
(4) Das Signal (Amplituden- und Verzweigungswerte) X(i) des ausgewählten Zweigs wird von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(1) des Referenzzweigs gemessen.

Die Verarbeitung von den obigen 2 bis 4 wird wiederholt und die Signale (Xi) von allen Zweigen werden in einer Sequenz gemessen.
In diesem Fall läuft das Signal mit der Frequenz f2, das vom Sender 121(i) ausgegeben ist, durch den Koppler 122(i), wird durch den Frequenzwandler 123(i) in die Frequenz f1 umgewandelt, durch den Koppler 131(i) getrennt und in den Schalter 133 eingegeben.
Weiterhin läuft dieses Signal durch den Schalter 133 und den Schalter 132, wird durch den Frequenzwandler 116(1) in die Frequenz f2 umgewandelt, läuft durch den Schalter 117(1) und wird in den Empfänger 118(1) eingegeben. Daher wird das vom Sendeteil 115 (vom Sender 121, vom Frequenzwandler 123) von jedem der Zweige ausgegebene Signal bei dem Empfänger 118(1) des Referenzzweigs gemessen.
Hier wird das von jedem der Zweige gemessene Signal X(i) durch die folgende Gleichung dargestellt: X(i) = T(i)·Q(1)·R(1) (117)wobei

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die nicht in der Antenne von jedem der Zweige enthalten sind,
Q(1):: die Amplitude und die Phase des Frequenzwandlers 116(1) des Referenzzweigs, und
R(1):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(1) des Referenzzweigs.

Daher wird der Kalibrierungswert A(i) des Sendeteils 115 durch die folgende Gleichung erhalten: A(i) = X(i)/X(1) = T(i)/Q(1)·R(1)/T(1)·Q(1)·R(1) = T(i)/T(1) (118)
Zusätzlich ist die Kalibrierungsprozedur in Bezug auf den Empfängerteil wie folgt:

(1) Das Signal vom Referenzzweig-Sender 121(1) wird ausgegeben, der Koppler 122(1) trennt dieses Signal und das aufgeteilte Signal wird zum Schalter 134 gesendet.
(2) Ein Zweig (i) wird ausgewählt, der Schalter 134 schaltet in Abhängigkeit von den ausgewählten Zweigen.
(3) Durch Steuern des Schalters 117(i) des ausgewählten Zweigs (i) wird der Ausgang des Schalters 134 mit dem Eingang des Empfängers 118(i) verbunden.
(4) Das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) Y(i) des ausgewählten Zweigs wird von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(i) des ausgewählten Zweigs gemessen.

Die Verarbeitung in den Obigen 1 bis 4 wird freigegeben und die Signale Y(i) werden in einer Sequenz für alle Zweige gemessen.
Hier wird das Signal Y(i) für jeden der Zweige, das gemessen ist, durch die folgende Gleichung dargestellt: Y(i) = T(1)·R(i) (119) wobei

T(i):: Amplitude und Phase des Senders 121(i) des Referenzzweigs, und
R(i):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(i) von jedem der Zweige.

Daher wird der Kalibrierungswert B(i) des Empfängers 118(i) durch die folgende Gleichung erhalten: B(i) = Y(i)/Y(1) = (T(1)·R(i))/(T(1)·R(1)) = R(i)/R(1) (120)
Daher kann nicht nur der Kalibrierungswert der Amplitude und der Phase des gesamten Transceiverteils, der die Antenne und die elektrische Versorgung bei diesem Ausführungsbeispiel enthält, sondern auch der Kalibrierungswert in Bezug auf den Sender und der Kalibrierungswert in Bezug auf den Empfänger, die auf einfache Weise durch Temperaturänderungen beeinflusst werden, für jeden der Zweige erhalten werden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Das sechste Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 19 bis 21 erklärt werden.
19 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 20 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur des Senders dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
21 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Empfänger dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels. In 19 haben die Elemente entsprechend 12 identische Bezugszeichen.
Die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld bei diesem Ausführungsbeispiel enthält den Zirkulator 113 und einen Zirkulator 145, die Beispiele einer Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung für Sender/Empfänger sind, einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125, der der Strahlungscharakteristik-Steuerberechnungsschaltung entspricht, einen Koppler 122, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist, und einen Kalibrierungsprozessor 124, der einer Kalibrierungs-Steuerschaltung entspricht.
Bei dem Beispiel in 19 ist das Antennenfeld durch N Antennenelemente 111 (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) strukturiert, die in einer Linie angeordnet sind. Jede der Verzweigungseinheiten 110 stellt Antennenelemente 111, einen Zirkulator 113, einen Sendeteil 115 und einen Empfänger 118 zur Verfügung. Zusätzlich sind der Koppler 122 und der Schalter 117 nur an der einen Verzweigungseinheit 110(1) vorgesehen. Die anderen Verzweigungseinheiten 110 haben Strukturen, die identisch zueinander sind.
Der Koppler 122 der Verzweigungseinheit 110(1) ist vorgesehen, um einen Teil des vom Sendeteil 115 ausgegebenen Signals zu trennen und zu extrahieren. Der Schalter 117 der Verzweigungseinheit 110(1) ist vorgesehen, um die in den Empfänger 118(1) eingegebenen Signale zu schalten. Der Auswahlzustand des Schalters 117 wird durch den Kalibrierungsprozessor 124 elektrisch gesteuert. Der Zirkulator ist so vorgesehen, dass der Sender und der Empfänger Antennenelemente 111 gemeinsam verwenden können.
Im Fall eines Sendens für eine Kommunikation läuft das von jedem der Sendeteile 115 gesendete Signal durch den Zirkulator 13 und wird von den Antennenelementen 111 als drahtloses Signal gestrahlt. Zusätzlich läuft im Fall eines Ausführens eines Empfangens für eine Kommunikation das durch die Antennenelemente 111 empfangene Signal durch den Zirkulator 113 und wird in den Empfänger 118 eingegeben.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sendeteil 115 ausgegebenen Signals, d.h. die Sendefrequenz des für eine Kommunikation zu verwendenden Antennenfelds, f1, ist die Empfangsfrequenz des Antennenfelds und des Empfängers 118, die bei einer Kommunikation zu verwenden sind, f2 und sind die Sendefrequenz f1 und die Empfangsfrequenz f2 unterschiedlich.
Darüber hinaus sind wie im Fall der 12 ein Sender (121), der ein Signal mit einer Frequenz sendet, die dieselbe wie die Empfangsfrequenz f2 des Empfängers 118 ist, und der Frequenzwandler (123) im Sendeteil 115 vorgesehen.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 19 sind zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 110 ein Kalibrierungsprozessor 124, ein Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125, ein Signalgenerator 126, Frequenzwandler 141 und 142, ein Zirkulator 143 und die zusätzliche Antenne 128 vorgesehen.
Der Zirkulator 143 gibt ein Signal mit einer Frequenz von f1 von der zusätzlichen Antenne 128 ein und gibt ein Signal mit einer Frequenz f2 zu der zusätzlichen Antenne 128 aus. Der Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 125 kombiniert die Signale von N Zweigen und steuert die Gewichtung von jedem der Zweige während einer Synthese.
Der Kalibrierungsprozessor 124 führt eine Kalibrierung durch separates Finden der Amplituden- und Phasenfehler im Sendesystem (im Sendeteil 115 und in den Antennenelementen 111) und im Empfangssystem (im Empfänger 118 und in den Antennenelementen 111) von jedem der Verzweigungseinheiten 110 aus. In der Praxis findet der Kalibrierungsprozessor 124 den bei einer Kalibrierung für das Sendesystem von jedem der Zweige zu verwendenden Wert durch Ausführen der in 20 gezeigten Steuerung und durch Finden des für eine Kalibrierung des Empfangssystems für jeden der Zweige zu verwendenden Werts durch Ausführen der in 21 gezeigten Steuerung.
Ein Teil des Signals (mit einer Frequenz f1), das durch den Sendeteil 115 gesendet ist, wird durch den Koppler 122 getrennt und an den Eingang des Frequenzwandlers 141 angelegt. Der Frequenzwandler 141 führt eine Umwandlung der Frequenz durch Verwenden des Signals (mit einer Frequenz von |f1 – f2|) aus, das durch den Signalgenerator 126 ausgegeben ist.
Dies bedeutet, dass der Frequenzwandler 141 das vom Koppler 122 eingegebene Signal und das vom Signalgenerator 126 eingegebene Signal mischt und eine Umwandlung der Frequenz ausführt. Die Frequenz des vom Koppler 122 eingegebenen Signals ist f1 und das vom Signalgenerator 126 eingegebene Signal ist |f1 – f2|, und somit wird ein Signal mit einer Frequenz von f2 vom Frequenzwandler 141 ausgegeben. Das durch den Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal läuft durch den Zirkulator 143 und wird von der zusätzlichen Antenne 128 als elektromagnetische Welle gestrahlt.
Zusätzlich wird in dem Fall, in welchem ein Signal mit einer Frequenz von f1 durch die zusätzliche Antenne 128 empfangen wird, dieses Signal über den Zirkulator 143 in den Frequenzwandler 142 eingegeben. Der Frequenzgenerator führt die Umwandlung der Frequenz durch Verwenden des Signals (mit einer Frequenz von |f1 – f2|) aus, das durch den Signalgenerator 126 ausgegeben ist.
Dies bedeutet, dass das Signal mit einer Frequenz von f1, das durch die zusätzliche Antenne 128 empfangen ist, in ein Signal mit einer Frequenz von f2 umgewandelt wird und von dem Frequenzwandler 142 ausgegeben wird. Durch Steuern des Schalters 117 kann das durch den Frequenzwandler 142 ausgegebene Signal in dem Empfänger 118(1) eingegeben werden.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sendeteil 115 ausgegebenen Signals f1, ist die durch den Empfänger 118 empfangene Frequenz f2 und kann somit das durch den Sendeteil 115 ausgegebene Signal durch den Empfänger 118 nicht wie es ist, empfangen werden. Jedoch kann durch Ausführen einer Umwandlung der Frequenz durch Verwenden der Frequenzwandler 141 und 142 das vom Sendeteil 115 gesendete Signal durch den Empfänger 118 empfangen werden.
Wie beim vierten Ausführungsbeispiel kann das vom Signalgenerator 126 ausgegebene Signal mit einer Frequenz von |f1 – f2| durch Verwenden des lokalen Signals des Empfängers und des lokalen Signals des Senders erzeugt werden. Dies bedeutet, dass der Signalgenerator 126 durch die in 10 gezeigte Schaltung oder die in 11 gezeigte Schaltung realisiert werden kann.
Darüber hinaus wird bei der in 19 gezeigten Schaltung ein Signal über den Koppler 122 von dem Ausgang des Sendeteils 115 extrahiert, weil der Ausgang des Empfängers 118 groß im Vergleich mit dem tolerierten Eingangspegel der Schaltung auf der Empfängerseite ist. Durch Verwenden des Kopplers 122 kann ein Signal mit einem vergleichsweise kleinen Pegel vom Ausgang des Sendeteils 115 extrahiert werden.
Die Position, bei welcher die zusätzliche Antenne 126 angeordnet ist, muss in Abhängigkeit von den Positionen der N Antennenelemente 111 bestimmt werden, die das Antennenfeld bilden. Wie es in 15A gezeigt ist, muss in dem Fall, in welchem die Feldelemente 111 in gleichen Intervallen beabstandet auf einer geraden Linie angeordnet sind, die zusätzliche Antenne bei der Mittenposition zwischen beispielsweise zwei Antennenelementen 111 angeordnet sein, so dass die Abstände d zwischen jedem dieser Antennenelemente 111 und der zusätzlichen Antenne 128 gleich sind.
Darüber hinaus wird, wie es in 15A gezeigt ist, in dem Fall, in welchem eine Vielzahl von zusätzlichen Antennen 128 verwendet wird, wie es in 15B gezeigt ist, eine der Vielzahl von zusätzlichen Antennen 128 selektiv mit einem Zirkulator verbunden, indem der Schalter 149 verwendet wird.
Zusätzlich kann, wie es in 16 gezeigt ist, in dem Fall, in welchem die Antennenelemente 111 in gleichen Intervallen auf einem Kreis Seite an Seite angeordnet sind, die zusätzliche Antenne 128 bei der Mittenposition des Kreises angeordnet sein. In diesem Fall sind die Abstände d zwischen den Antennenelementen 111 und der zusätzlichen Antenne 128 für jeden der Zweige gleich.
Wenn die zusätzlichen Antennen 128 auf diese Weise angeordnet sind, sind die Sendeverluste zwischen jedem der Antennenelemente 111 und der zusätzlichen Antenne 128 gleich und kann ein Kalibrierungswert gefunden werden, der dadurch nicht beeinflusst ist.
Als Nächstes wird die in 20 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die erste Verzweigungseinheit 110(1) zugeordnet, um als der Referenzzweig zu dienen, aber ein anderer Zweig kann als die Referenz dienen. Das bedeutet, dass der Koppler 122 und der Schalter 117 an irgendeiner der Verzweigungseinheiten 110 vorgesehen sein können. Zusätzlich wird beim Starten der Kalibrierungs-Steuerprozedur in 20 angenommen, dass alle Sendeteile 115(1) bis 115(N) ein Senden gestoppt haben.
In einem Schritt S150 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht einem Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung ist. In einem Schritt S152 wird durch Steuern des Schalters 117 der Ausgang des Frequenzwandlers 142 mit dem Eingang des Empfängers 118(1) des Referenzzweigs verbunden.
Die Verarbeitung von Schritten S153 bis S160, die folgen, wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt S153 wird das Signal (mit einer Frequenz f1) von dem i-ten Sendeteil 115(j) gesendet. In diesem Fall läuft das durch den Sendeteil 115(i) ausgegebene Signal durch den Zirkulator 113(i) und wird von dem Antennenelement 111(i) als drahtloses Signal gesendet.
Dieses drahtlose Signal wird durch die zusätzliche Antenne 128 empfangen. Das durch die zusätzliche Antenne 128 empfangene Signal läuft durch den Zirkulator 142 und wird in den Empfänger 118(1) eingegeben.
Somit wird im Schritt 154 das durch den Empfänger 118(i) empfangene Signal K(i) gemessen. Nachdem die Messung beendet ist, wird im nächsten Schritt S155 das Senden des Sendeteils 115(i) gestoppt.
Durch Wiederholen der Verarbeitung der Schritte S153 bis S160 laufen die von den Sendeteilen 115, die in den jeweiligen N Zweigen enthalten sind, ausgegebenen Signale durch den Pfad durch die Antennen (111 und 128) von jedem der Zweige, werden jeweils durch den Empfänger 118(1) empfangen und werden die Signale K(1) bis K(N) gemessen.
Beim ersten Prozess ist der Zähler i 1 und somit geht die Verarbeitung von S156 weiter zu S158. Darüber hinaus wird das zuerst erhaltene Signal K(1) als das Signal des Referenzzweigs gesichert.
Zusätzlich geht das zweite Mal und darauffolgend deshalb, weil der Zähler i nicht 1 ist, die Verarbeitung vom Schritt S156 weiter zu S159. Im Schritt S159 wird der Kalibrierungswert H(i) durch die Berechnung der folgenden Gleichung gefunden: H(i) = K(i)/K(1) (121)
Wenn die Verarbeitung von allen der Zweige beendet ist, werden die Kalibrierungswerte H(i) separat als relative Werte für jeden des zweiten bis zum N-ten jeweiligen Zweig gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig die Referenz ist, natürlich der Kalibrierungswert H(i) des ersten Zweigs 1.
Die im Schritt S154 in 20 gemessenen Amplituden- und Phasenwerte K(i) werden durch die folgende Gleichung dargestellt: K(i) = T(i)·M(i, f1)·L(i)·M(a, f1)·Q2·R(1) (122),wobei:

T(i):: Amplitude und Phase, die durch den Sendeteil 115(i) erzeugt sind,
M(i, f1):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f1 des Antennenelements 111(i),
M(a, f1):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f1 der zusätzlichen Antenne 128,
L(i):: die Sendeverluste zwischen den Antennenelementen 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128,
Q2:: die Amplitude und die Phase des Frequenzwandlers 142 und
R(1):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(1).

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die zusätzliche Antenne 128, der Frequenzwandler 142 und der Empfänger 119(1) bei der Messung des Zweigs gemeinsam verwendet, der dem Zähler i entspricht, und somit sind ihre Komponenten gemeinsam. Daher wird durch Umordnen der obigen Gleichung 121 die folgende Gleichung erhalten: H(i) = K(i)/K(1) = (T(i)·M(i, f1)·L(i)·M(a, f1)·Q2·R(1))/(T(1)·M(1, f1)·L(1)·M(a, f1)·Q2·R(1)) = (T(i)·M(i, f1)·L(i))/(T(1)·M(1, f1)·L(1)) (123)
Zusätzlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel deshalb, weil angenommen ist, dass die Abstände zwischen den Antennenelementen 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128 für alle Zweige identisch sind, die Objekte einer Kalibrierung sind, die Sendeverluste L(i) für alle Zweige identisch. Daher wird durch Umordnen der Gleichung 123 die folgende Gleichung erhalten: H(i) = (T(i)·M(i, f1)·L(i))/(T(1)·M(1, f1)·L(1)) = (T(i)·M(i, f1))/(T(1)·M(1, f1)) (124)
Dies bedeutet, dass die Amplituden- und Phasenwerte des gesamten Sendesystems des i-ten Zweigs, die eine Kombination aus der Komponente T(i) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f1 des Sendeteils 115(i) und der Komponente M(i, f1) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f1 des Antennenelements 111(i) sind, für jeden der Zweige als ein Verhältnis zu den anderen Zweigen gefunden werden können.
Darüber hinaus schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses von Schwankungen bezüglich der Temperaturcharakteristiken, etc., mit dem Verstreichen an Zeit, aber die Komponente Q2 davon wird in der obigen Gleichung 124 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken nicht im Kalibrierungswert H(i).
Auf diese Weise kann durch Verwenden von nur einer einzigen zusätzlichen Antenne 128 der Kalibrierungswert von jedem der Zweige als relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden. Beim Senden mit jedem der Zweige kann durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte des Sendeteils 115(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 20 erhaltenen Kalibrierungswert H(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sendeteil 115 kompensiert werden.
Als Nächstes wird die in 21 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die erste Verzweigungseinheit 110(1) zugeordnet, um als der Referenzzweig zu dienen, aber ein anderer Zweig kann als die Referenz verwendet werden.
In einem Schritt S170 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht demjenigen Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung ist. In einem Schritt S171 wird durch Steuern des Schalters 117 der Eingang des Empfängers 118(1) mit dem Zirkulator 113(1) verbunden.
In einem Schritt S172 wird das Signal vom Sendeteil 115(1) des Referenzzweigs gesendet.
In diesem Fall wird das vom Sendeteil 115(1) ausgegebene Signal durch den Koppler 122 getrennt und darauffolgend wird das Signal mit einer Frequenz von f2 durch den Frequenzwandler 141 umgewandelt, läuft es durch den Zirkulator 143 und wird es von der zusätzlichen Antenne 128 als drahtloses Signal gesendet.
Das von der zusätzlichen Antenne 128 gesendete drahtlose Signal kann durch das Antennenelement 111 von jedem der Zweige empfangen werden. Zusätzlich wird die Frequenz des von der zusätzlichen Antenne 128 gesendeten Signals in f2 umgewandelt, und somit kann das durch die Antennenelemente 111 empfangene Signal direkt beim Empfänger 118 eingegeben und erfasst werden.
Die Verarbeitung von Schritten S173 bis S178 wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt. Jedes Mal, wenn diese Prozesse ausgeführt werden, wird im Schritt S176 der Wert des Zählers i aktualisiert.
Im Schritt S173 kann das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) S(i) des Zweigs von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(i) des i-ten Zweigs gemessen werden.
Durch Wiederholen der Verarbeitung der Schritte S173 bis S178 laufen die vom Sendeteil 115(1) des Referenzzweigs ausgegebenen Signale durch den Pfad durch die Antennen (111 und 128) von jedem der Zweige, werden jeweils durch den Empfänger 118(1) empfangen und werden die Signale S(1) bis S(N) gemessen.
Beim ersten Prozess ist der Zähler i 1, und somit geht die Verarbeitung von S174 zu S176 weiter. Darüber hinaus wird das zuerst erhaltene Signal S(1) als das Signal des Referenzzweigs gesichert.
Zusätzlich geht das zweite Mal und darauffolgend deshalb, weil der Zähler i nicht 1 ist, die Verarbeitung vom Schritt S174 weiter zu S177. Im Schritt S177 wird der Kalibrierungswert P(i) durch die Berechnung der folgenden Gleichung gefunden: P(i) = S(i)/S(1) (125)
Wenn die Verarbeitung aller Zweige beendet ist, werden die Kalibrierungswerte P(i) separat für jeden von dem zweiten bis zu dem N-ten jeweiligen Zweig gefunden.
Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig die Referenz ist, natürlich der Kalibrierungswert P(i) des ersten Zweigs 1.
Die im Schritt S173 in 21 gemessenen Amplituden- und Phasenwerte S(i) werden durch die folgende Gleichung dargestellt: S(i) = T(1)·Q1·M(a, f2)·L(i)·M(i, f2)·R(i) (126),wobei:

T(1):: Amplitude und Phase, die durch den Sendeteil 115(1) erzeugt sind,
Q1:: die Amplitude und die Phase in Bezug auf den Frequenzwandler 141,
M(a, f2):: die Amplitude und die Phase in Bezug auf f2 der zusätzlichen Antenne 128,
L(i):: die Senderverluste zwischen den Antennenelementen 111(i) und der zusätzlichen Antenne 128,
M(i, f2):: Amplitude und Phase in Bezug auf f2 des Antennenelements 111(i), und
R(i):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(i).

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass die Abstände zwischen den Antennenelementen 111(i) von allen Zweigen und von der zusätzlichen Antenne 128 identisch sind, und somit sind die Sendeverluste L1(i) für alle Zweige identisch.
Zusätzlich werden der Frequenzwandler 141 und die zusätzliche Antenne 128 bei der Messung von allen der Zweige gemeinsam verwendet, und somit sind ihre Komponenten gemeinsam. Daher wird durch Umordnen der obigen Gleichung 125 die folgende Gleichung erhalten: P(i) = S(i)/S(1) = (T(1)·Q1·M(a, f2)·L(i)·M(i, f2)·R(i))/(T(1)·Q1·M(a, f2)·L(1)·M(1, f2)·R(1)) = (L(i)·M(i, f2)·R(i))/(L(t)·M(1, f2)·R(1)) = (M(i, f2)·R(i))/(M(1, f2)·R(1)) (127)
Dies bedeutet, dass, wie es in 18 gezeigt ist, die Amplituden- und Phasenwerte des gesamten Empfangssystems des i-ten Zweigs, die eine Kombination aus der Komponente R(i) der Amplitude und der Phase des Empfangsteils 118(i) und der Komponente M(i, f2) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f2, des Antennenelements 111(i) sind, für jeden der Zweige als ein Verhältnis in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden können.
Daher kann beim Empfangen bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Empfänger 118(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 21 erhaltenen Kalibrierungswert P(i) der Fehler der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Empfangssystem kompensiert werden.
Darüber hinaus ist deshalb, weil das Senden und das Empfangen des Signals nur zwischen dem zusätzlichen Zweig 128 und dem Antennenelement 111, das nahe dazu positioniert ist, mit einer hohen Verstärkung durchgeführt werden muss, wie bei der allgemeinen Antenne, die bei einer Kommunikation verwendet wird, dies nicht nötig. Daher ist es ausreichend, eine Antenne von einem ultrakleinen Typ oder eine Sonde als die zusätzliche Antenne 128 zu verwenden.
Die Schwankungskomponente Q1 der Amplituden- und Phasenwerte aufgrund von Temperaturcharakteristiken in der obigen Gleichung 126 enthält in der Praxis die Schwankungskomponente im Sendeteil 115 von jedem der Zweige, die Schwankungskomponente im Empfänger 118 und die Schwankungskomponenten im Frequenzwandler 141, der bei einer Kalibrierung verwendet wird.
Die Charakteristiken des Frequenzwandlers 141 ändern sich in Bezug auf die Temperaturschwankungen, die das Verstreichen an Zeit begleiten, aber deshalb, weil ein Frequenzwandler 141 gemeinsam beim Messen der Amplituden- und Phasenwerte von jedem Zweig bei der Kalibrierungsverarbeitung verwendet wird, beeinflusst die Schwankungskomponente Q1 der Amplituden- und Phasenwerte einer einzelnen Frequenzkomponente 141 den gefundenen Kalibrierungswert nicht.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Das siebte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld wird unter Bezugnahme auf 22 bis 24 erklärt werden.
22 ist ein Blockdiagramm, das eine Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 23 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Sender dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
24 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Empfänger dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel einer Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels. In 22 bis 24 sind die Elemente entsprechend denjenigen in 19 bis 21 mit denselben Bezugszeichen angezeigt. Die Erklärungen der Elemente, die identisch zu denjenigen beim sechsten Ausführungsbeispiel sind, sind weggelassen.
Darüber hinaus enthält die Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels einen Koppler 122, der ein Beispiel einer Verzweigungsvorrichtung ist.
Bei einer Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld werden beispielsweise der Teil der Antenne und die Stromversorgung durch schnelle Umgebungsschwankungen, wie beispielsweise die Temperatur, mit vergleichsweiser Schwierigkeit beeinflusst. Jedoch werden die Hochfrequenzschaltungen, wie beispielsweise die Sender, Empfänger, die elektrischen Verstärker und die Frequenzwandler durch Temperaturschwankungen beispielsweise in dem elektrischen Verstärker und den Zirkulatoren vergleichsweise einfach beeinflusst.
Daher ist es ausreichend, dass die Kalibrierungen in Bezug auf die Antenne und die Energieversorgung in einem vergleichsweise nicht häufigen Intervall ausgeführt werden, aber die Kalibrierung der Hochfrequenzschaltungen, wie beispielsweise der Transceiver, muss in vergleichsweise kurzen Zeitintervallen ausgeführt werden.
Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Antenne so strukturiert, dass eine Kalibrierung für separate Transceiver unabhängig implementiert werden kann. Darüber hinaus können Kalibrierungen, die die Antenne enthalten, durch dieselbe Verarbeitung wie diejenige realisiert werden, die beim sechsten Ausführungsbeispiel verwendet sind, und die Erklärung davon wird weggelassen werden.
Nimmt man Bezug auf 22, sind bei diesem Ausführungsbeispiel der Koppler 122 und der Schalter 117 für jede der Verzweigungseinheiten 110 vorgesehen. Zusätzlich sind Schalter 151, 152, 153 und 154 hinzugefügt. Die Schalter 151, 152, 153 und 154 sind alle derart strukturiert, dass sie elektrisch steuerbar sind, und sind so angeschlossen, dass ihr Zustand durch die Steuerung des Kalibrierungsprozesses 124 geändert werden kann.
Der Schalter 154 verbindet selektiv einen von irgendwelchen der N Koppler 122(1) bis 122(N) mit dem Eingang des Frequenzwandlers 141. Der Schalter 153 gibt selektiv das durch den Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal zu entweder dem Zirkulator 143 oder dem Schalter 154 aus.
Der Schalter 154 gibt selektiv entweder das durch den Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal oder das durch den Frequenzwandler 142 ausgegebene Signal zum Schalter 151 aus. Der Schalter 151 gibt selektiv das über den Schalter 154 eingegebene Signal zu den Schaltern 117 von irgendeinem der N Zweige aus.
Als Nächstes wird die in 23 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die erste Verzweigungseinheit 110(1) zugeordnet, um als der Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als die Referenz dienen. Zusätzlich ist angenommen, dass dann, wenn die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 23 startet, alle Sendeteile 115(1) bis 115(N) ein Senden stoppen.
In einem Schritt S150 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht demjenigen Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung sein soll.
In einem Schritt S152B wird durch Steuern des Schalters 117(1) des Referenzzweigs des Ausgang des Schalters 151 mit dem Eingang des Empfängers 118(1) des Referenzzweigs verbunden. Zusätzlich wird durch Steuern der Schalter 153 und 154 der Ausgang des Frequenzwandlers 141 mit dem Schalter 151 verbunden.
Die Verarbeitung von Schritten S153 bis S169 wird darauffolgend in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt S153 wird das Signal (mit einer Frequenz von f1) vom i-ten Sendeteil 115(i) gesendet.
Im hinzugefügten Schritt S161 wird zuerst der Ausgang des Kopplers 122(i) des i-ten Zweigs durch den Schalter 152 ausgewählt und im Schritt S151 wird der Schalter 117(1) des Referenzzweigs ausgewählt.
In diesem Fall wird das durch den Sendeteil 115(i) ausgegebene Signal durch den Koppler 122(i) geteilt, läuft es durch den Schalter 152, wird es in den Frequenzwandler 141 eingegeben und in ein Signal mit einer Frequenz von f2 umgewandelt. Zusätzlich läuft das durch den Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal durch den Schalter 153, läuft es durch den Schalter 154, läuft es durch den Schalter 151, läuft es durch den Schalter 117(1) des Referenzzweigs und wird es an den Eingang des Empfängers 118(1) angelegt.
Somit misst der Empfänger 118(1) im Schritt S154 das Empfangssignal X(i). Nachdem eine Messung beendet ist, stoppt das Senden des Sendeteils 115(i) im nächsten Schritt S155.
Durch Wiederholen der Verarbeitung der Schritte S153 bis S160 läuft das von den in jeweiligen N Zweigen enthaltenen Sendeteilen 115 ausgegebene Signal durch den Pfad, der nicht durch die Antennen (111, 128) geht, wird im Empfänger 118(1) empfangen und werden Signale X(1) bis X(N) gemessen.
Im ersten Prozess geht deshalb, weil der Zähler i 1 ist, die Verarbeitung zu den Schritten S156 bis S158 weiter. Das zuerst erhaltene Signal X(1) wird als das Signal des Referenzzweigs gesichert.
Zusätzlich geht bei der Verarbeitung des zweiten Mals und darauffolgend deshalb, weil der Zähler i nicht 1 ist, die Verarbeitung vom Schritt S156 weiter zu S159. Im Schritt S159 wird der Kalibrierungswert H2(i) durch die Berechnung der nächsten Gleichung gefunden: H2(i) = X(i)/X(1) (128)
Wenn die Verarbeitung für alle der Zweige beendet ist, werden die Kalibrierungswerte H2(i) separat als relative Werte für jeweils den zweiten bis zu dem N-ten Zweig gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig der Referenzzweig ist, natürlich der Kalibrierungswert H2(i) des ersten Zweigs 1.
Die im Schritt S154B der 22 gemessenen Amplituden- und Phasenwerte X(i) werden durch die folgende Gleichung dargestellt: X(i) = T(i)·Q1·R(1) (129)wobei:

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die nicht durch den Sendeteil 115(i) erzeugt sind,
Q1:: die Amplitude und die Phase des Frequenzwandlers 141, und
R(1):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(1).

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb, weil der Frequenzwandler 141 und der Empfänger 118(1) gemeinsam zum Messen von irgendeinem der Zweige entsprechend dem Zähler i verwendet werden, diese Komponenten gemeinsam. Daher wird durch Umordnen der Gleichung 129 die folgende Gleichung erhalten: H2(i) = X(i)/X(1) = (T(i)·Q1·R(1))/(T(1)·Q1·R(1)) = T(i)/T(1) (130)
Dies bedeutet, dass die Amplituden- und Phasenwerte der Komponente T(i) der Amplitude und der Phase in Bezug auf f1 des Sendeteils 115(i) des i-ten Zweigs für jeden der Zweige als das Verhältnis des Referenzzweigs (1) gefunden werden.
Darüber hinaus schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Temperaturcharakteristiken, etc., die sich während der Zeit ändern, aber die Komponente Q1 davon wird in der obigen Gleichung 130 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss von Temperaturcharakteristiken nicht im Kalibrierungswert H2(i).
Auf diese Weise kann ohne ein Verwenden des Antennenelements 111 und der zusätzlichen Antenne 128 der Kalibrierungswert H2(i) von jede der Zweige als relativer Wert in Bezug auf den Referenzzweig gefunden werden. Natürlich müssen durch die beim sechsten Ausführungsbeispiel erklärte Verarbeitung die Kalibrierungswerte der Gesamtheit, einschließlich der Antennenelemente 111 gefunden werden, aber die Kalibrierungswerte der Gesamtheit, einschließlich der Antennenelemente 111, muss nur in vergleichsweise wenig häufigen Intervallen angewendet werden.
Beim Senden durch einen jeweiligen der Zweige werden die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Sendeteile 115(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 23 erhaltenen Kalibrierungswert H2(i) multipliziert, und kann der Fehler der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sendeteil 115 kompensiert werden.
Als Nächstes wird die in 14 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 110(1) zugeordnet worden, um als der Referenzzweig zu dienen, aber andere Zweige können als die Referenz dienen.
In einem Schritt S170 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Der Wert des Zählers i entspricht demjenigen Zweig, der das Objekt einer Kalibrierung sein soll. Im nächsten Schritt S171B wird der Ausgang des Kopplers 122(1) des Referenzzweigs durch den Schalter 152 ausgewählt.
In einem Schritt S172 wird das Signal vom Sendeteil 115(1) des Referenzzweigs gesendet.
In diesem Fall wird das vom Sendeteil 115(1) ausgegebene Signal durch den Koppler 122(1) aufgeteilt, läuft es durch den Schalter 152, wird es in den Frequenzwandler 141 eingegeben und in ein Signal mit einer Frequenz von f2 durch den Frequenzwandler 141 umgewandelt.
In dem zusätzlichen Schritt S181 wird der Ausgang des Frequenzwandlers 141 durch Steuern der Schalter 153 und 154 mit dem Schalter 151 verbunden. Zusätzlich wird im Schritt S182 durch Steuern des Schalters 151 der i-te Schalter 117(i) ausgewählt. Im Schritt S183 wird durch Steuern des Schalters 117(i) der Ausgang des Schalters 151 mit dem Eingang des Empfängers 118(i) verbunden.
Daher läuft das vom Sendeteil 115(1) des Referenzzweigs ausgegebene Signal durch den Koppler 122(1) und den Schalter 152, wird es in den Frequenzwandler 141 eingegeben und läuft das von dem Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal durch die Schalter 153, 154, 151, 117 und (i) und wird es in den Empfänger 118(i) eingegeben.
Dies bedeutet, dass das Signal von dem Sendeteil 115(1) durch einen jeweiligen der Empfänger 118 empfangen werden kann, ohne durch die zusätzliche Antenne 128 und die Antennenelemente 111 zu laufen. Zusätzlich kann deshalb, weil die Frequenz des Signals durch den Frequenzwandler 141 zu f2 geändert wird, der Empfänger 118 das Eingangssignal wie es ist erfassen.
Im Schritt S173 wird das Signal (Amplituden- und Phasenwerte) Y(i) dieses Zweigs von der empfangenen Ausgabe des Empfängers 118(i) des i-ten Zweigs gemessen.
Durch Wiederholen der Verarbeitung in den Schritten S173 bis S178 wird das vom Sendeteil 115(1) des Referenzzweigs ausgegebene Signal durch den Empfänger 118(i) von jedem der Zweige durch Laufen durch den Pfad empfangen, der nicht durch die Antenne (111, 128) von jedem der Zweige geht, und werden die Signale Y(1) bis Y(N) gemessen.
Im ersten Prozess geht deshalb, weil der Zähler i 1 ist, die Verarbeitung weiter zu S174 bis S176. Das Signal Y(1), das durch die erste Verarbeitung erhalten ist, wird als das Signal des Referenzzweigs gespeichert.
Zusätzlich geht bei der Verarbeitung des zweiten Mals und darauffolgend deshalb, weil der Zähler i nicht 1 ist, die Verarbeitung vom Schritt S174 weiter zu S177B. Im Schritt S177 wird der Kalibrierungswert P2(0) durch die Berechnung der folgenden Gleichung gefunden: P2(i) = Y(i)/Y(1) (131)
Wenn die Verarbeitung für alle Zweige beendet ist, werden die Kalibrierungswerte P2(i) für jeweils den zweiten bis zum N-ten Zweig separat gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig als die Referenz dient, natürlich der Kalibrierungswert P2(i) des ersten Zweigs 1.
Die im Schritt S173B in 24 gemessenen Amplituden- und Phasenwerte Y(i) werden durch die folgende Gleichung dargestellt: Y(i) = T(1)·Q1·R(i) (132)wobei

T(1):: Amplituden- und Phasenwerte des Sendeteils 115(1),
Q1:: die Amplitude und die Phase des Frequenzwandlers 141, und
R(i):: die Amplitude und die Phase des Empfängers 118(i).

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind deshalb, weil der Sendeteil 115(1) und der Frequenzzähler 141 zum Messen von allen gemeinsam verwendet werden, diese Komponenten gemeinsam. Daher wird durch Umordnen der Gleichung (131) die folgende Gleichung erhalten: P2(i) = Y(i)/Y(1) = (T(1)·Q1·R(i))/(T(1)·Q1·R(1)) = R(i)/R(1) (133)
Dies bedeutet, dass die Komponente R(i) der Amplitude und des Empfängers 118(i) des i-ten Zweigs für jeden der Zweige als das Verhältnis in Bezug auf den Referenzzweig (1) gefunden werden.
Daher werden beim Empfangen bei jedem der Zweige die Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Empfänger 118(i) mit den durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 24 erhaltenen Kalibrierungswerten P2(i) multipliziert, und dadurch kann der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte im Empfangssystem, ausschließlich der Antenne und der Energieversorgung, kompensiert werden.
Achtes Ausführungsbeispiel
Das achte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld ist in 25 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels. In 25 sind Elemente entsprechend denjenigen in 19 mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Die modifizierten Teile werden im Folgenden erklärt.
Nimmt man Bezug auf 25, ist der Schalter 145 an den Ausgang des Frequenzwandlers 141 angeschlossen und ist der Ausgang des Frequenzwandlers 141 an den Schalter 146 angeschlossen. Die Schalter 145 und 146 sind derart strukturiert, dass sie elektrisch schalten können, und der Zustand davon wird durch die Steuerung des Kalibrierungsprozesses 124 geschaltet.
Der Schalter 145 gibt in den Frequenzwandler 141 selektiv entweder das Signal (mit der Frequenz f1) ein, das vom Zirkulator 143 eingegeben ist, oder das Signal (mit der Frequenz f2), das vom Koppler 122 eingegeben ist. Zusätzlich gibt der Schalter 146 selektiv das Signal (mit der Frequenz f2), das durch den Frequenzwandler 141 ausgegeben ist, in entweder den Eingang des Zirkulators 143 oder den Eingang des Schalters 117 ein.
Durch Schalten der Schalter 145 und 146 kann der Frequenzwandler 141 bei einer Frequenzumwandlung des Signals für ein Senden verwendet werden und können bei der Frequenzumwandlung des Signals für einen Empfang verwendet werden. Dadurch ist der Frequenzwandler 142 unnötig.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in dem Fall, in welchem das Signal durch den Sendeteil 115(1) durch die zusätzliche Antenne 128 gesendet wird, durch Steuern des Schalters 145 der Ausgang des Kopplers 122 mit dem Eingang des Frequenzwandlers 141 verbunden, und wird durch Steuern des Schalters 146 der Ausgang des Frequenzwandlers 141 mit dem Eingang des Zirkulators 143 verbunden.
Zusätzlich wird in dem Fall, in welchem das Signal von der zusätzlichen Antenne 128 empfangen wird, durch Steuern des Schalters 145 der Ausgang des Zirkulators 143 mit dem Eingang des Frequenzwandlers 141 verbunden, und wird durch Steuern des Schalters 146 der Ausgang des Frequenzwandlers 141 mit dem Eingang des Schalters 117 verbunden. Die übrige Steuerung ist identisch zu derjenigen beim sechsten Ausführungsbeispiel.
Neuntes Ausführungsbeispiel
Das neunte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld ist in 26 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des siebten Ausführungsbeispiels. In 26 sind die Elemente entspre chend denjenigen in 22 mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Die modifizierten Teile werden im Folgenden erklärt.
Nimmt man Bezug auf 26, ist der Schalter 145 an den Ausgang des Frequenzwandlers 141 angeschlossen und ist der Schalter 146 an den Ausgang des Frequenzwandlers 141 angeschlossen. Die Schalter 145 und 146 sind derart strukturiert, dass sie elektrisch schalten können, und der Zustand davon wird durch die Steuerung des Kalibrierungsprozesses 124 geschaltet.
Der Schalter 145 gibt in den Frequenzwandler 141 selektiv entweder das Signal (mit der Frequenz f1) ein, das von dem Zirkulator 142 eingegeben ist, oder das Signal (mit einer Frequenz f1), das vom Schalter 162 eingegeben ist. Zusätzlich gibt der Schalter 146 selektiv das von dem Frequenzwandler 141 ausgegebene Signal (mit einer Frequenz f2) in entweder den Eingang des Zirkulators 143 oder den Eingang des Schalters 151 ein.
Durch Schalten der Schalter 145 und 146 kann der Frequenzwandler 141 für eine Frequenzumwandlung des Signals für ein Senden verwendet werden und kann er für eine Frequenzumwandlung des Empfangssignals verwendet werden. Dadurch ist der Frequenzwandler 142 unnötig.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in dem Fall, in welchem das durch den Sendeteil 115(1) gesendete Signal einer Frequenzumwandlung unterzogen wird, durch Steuern des Schalters 145 der Ausgang des Schalters 152 mit dem Eingang des Frequenzwandlers 141 verbunden, und wird in dem Fall, in welchem das Signal von der zusätzlichen Antenne 128 empfangen wird, durch Steuern des Schalters 145 der Ausgang des Zirkulators 143 mit dem Eingang des Frequenzwandlers 141 verbunden.
Zusätzlich werden in dem Fall, in welchem eine Kalibrierung einschließlich der Antenne implementiert ist, durch Steuern des Schalters 146 der Ausgang des Frequenzwandlers 141 und der Eingang des Schalters 151 verbunden. Die übrige Steuerung ist identisch zu derjenigen des siebten Ausführungsbeispiels.
Zehntes Ausführungsbeispiel
Das zehnte Ausführungsbeispiel der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 27 bis 30 erklärt werden.
27 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 28 zeigt die Struktur der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201, die in der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld dieses Ausführungsbeispiels vorgesehen ist. 29 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Sender dieses Ausführungsbeispiels zeigt. 30 ist ein Ablaufdiagramm, das die Kalibrierungs-Steuerprozedur für den Empfänger dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels, und in 27, 29 und 30 sind die Elemente und die Verarbeitung entsprechend denjenigen der 1 mit identischen Bezugszeichen und Schrittnummern bezeichnet.
Die bei diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld unterscheidet sich von der bei dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld bezüglich der Stelle, dass sie derart strukturiert ist, dass die Kalibrierung jedes der Zweige selbst während einer Kommunikation möglich gemacht wird.
Wie bei 1 ist die Antenne der 27 durch N Antennenelemente 11 strukturiert, die Seite an Seite angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Segmente der Zweige des Antennenfelds, bei welchen die Elemente angeordnet sind, mit den numerischen Werten in Klammern bezeichnet, die zu den Bezugszeichen von jedem der Elemente hinzugefügt sind. Zusätzlich bezeichnet jeder der Pfeile in 27 die Richtung der Signale. Darüber hinaus sind bei der folgenden Erklärung in dem Fall, in welchem die Segmentierung der Zweige von jedem Element unnötig ist, die Klammern und die numerischen Werte in Klammern für jedes Bezugszeichen weggelassen.
Bei dem Beispiel in 27 sind Verzweigungseinheiten 40, die ein jeweiliges der Antennenelemente 11 enthalten, ausgebildet. Jede Verzweigungseinheit 40 weist ein Antennenelement 11, einen Zirkulator 12, einen Sender 13, einen Empfänger 14, einen Koppler 15 und einen Kombinator 216 auf.
Der Zirkulator 12 ist so vorgesehen, dass ein Antennenelement 11 für sowohl ein Senden als auch ein Empfangen verwendet werden kann. Der Koppler 15 ist vorgesehen, um einen Teil des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals zu trennen und zu extrahieren.
Wenn ein Senden ausgeführt wird, laufen die von jeder der Sender 13 gesendeten Signale durch den Koppler 15 und den Zirkulator 12 und werden von den Antennenelementen 11 als drahtlose Signale gestrahlt. Wenn ein Empfangen ausgeführt wird, laufen die durch die Antennenelemente 11 empfangenen Signale durch den Zirkulator 12 und den Kombinator 216 und werden in den Empfänger 14 eingegeben.
Bei diesem Beispiel ist die Frequenz des durch den Sender 13 ausgegebenen Signals, d.h. die Sendefrequenz, f1, und ist die Empfangsfrequenz des Empfängers 14 f2, und somit sind die Sendefrequenz f1 und die Empfangsfrequenz f2 unterschiedlich.
Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld der 27 sind zusätzlich zu den N Verzweigungseinheiten 40 ein Schalter 21, ein Frequenzwandler 22, ein Schalter 23, ein Signalgenerator 24, eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201, ein Kalibrierungsprozessor 25 und ein Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 vorgesehen.
Im Folgenden erfolgt eine Erklärung von zentralen Punkten eines Unterschieds zwischen dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und der in 1 gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld.
Die unterschiedlichen Punkte bezüglich der Struktur der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 27 und der in 1 gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld sind, dass ein Kombinator 216 anstelle des Schalters 16 in jeder der Verzweigungseinheiten vorgesehen ist und dass eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 auch in der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld vorgesehen ist.
Hier kombiniert der Kombinator 216 das Empfangssignal von den Antennenelementen 11 und das Signal von dem Schalter 23 und gibt das kombinierte Signal zum Empfänger 14 aus.
Die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 trennt von dem Ausgangssignal des Empfängers 14 das Empfangssignal von den Antennenelementen 11 und das Ausgangsignal des Empfängers 14 und gibt sie aus.
Zusätzlich hat ein Teil des Kalibrierungsprozessors 25 in der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld in 27 Verbindungen, etc., die unterschiedlich von denjenigen des in 1 gezeigten Kalibrierungsprozessors 25 sind. Spezifisch gibt der Kalibrierungsprozessor beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 getrennte Signal vom Schalter 23 durch Steuern des Verbindungszustands der Schalter 21 und 23 ein und findet den Kalibrierungswert für jeden der Zweige des Antennenfelds.
Als Nächstes wird die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 erklärt werden.
in einem Kommunikationssystem werden, um Positionsinformation und eine Synchronizität zwischen beispielsweise der Basisstation und einem Endgerät zu bilden, zuvor gebildete Signale verwendet. Beispielsweise können in einem CDMA-(Codemultiplex-Vielfachzugriff)-System durch Zuordnen von jeweils unterschiedlichen Zahlen zu jeder der Basisstationen und der Endgeräte sowohl die Basisstation als auch das Endgerät eine Kommunikation bei einer Frequenz ausführen, die identisch zu dem System von anderen Endgeräten, etc. ist. Basierend auf diesem Prinzip kennt die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 im Voraus die Sendesignalsequenz von der Basisstation und die Signale vom Endgerät, und durch Bereitstellen eines Korrelators zum Extrahieren von nur dem Kalibrierungssignal kann die Kalibrierung extrahiert werden.
Die Struktur der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 zum Ausführen des obigen ist in 28 gezeigt. Die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 weist einen Teiler 202, einen Kalibrierungssignal-Korrelator 204 und einen oder mehrere Empfangssignalkorrelatoren 204 auf. Die Anzahl der Kalibrierungssignalkorrelatoren 204 wird in Abhängigkeit von der Anzahl von Endgeräten bestimmt, die durch die Basisstation untergebracht sind.
Der Teiler 202 trennt das Signal vom Empfänger 14, der durch den Kalibrierungsprozessor bestimmt ist, und gibt es in den Kalibrierungssignalkorrelator 203 und den Empfangssignalkorrelator 204 ein.
Der Kalibrierungssignalkorrelator 203 gibt im Voraus eine Sendesignalsequenz (beispielsweise einen Code unter Verwendung von CDMA) zur Kalibrierung vom Kalibrierungsprozessor 25 ein, und durch Finden der Zugehörigkeitskorrelation mit dem Signal vom Teiler 202 wird das Empfangssignal vom Antennenelement 11 getrennt und ausgegeben. Darüber hinaus ist dieses Ausgangssignal ein Signal, das die Charakteristiken des Empfängers 14 enthält. Zusätzlich wird das Ausgangssignal auch zu dem Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor 26 ausgegeben.
Als Nächstes wird die in 2 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 10(1) zugeordnet worden, um als der Referenzzweig zu dienen, aber irgendein Zweig kann als die Referenz dienen. Die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 hat eine Sendesignalsequenz zur Kalibrierung durch den Kalibrierungsprozessor 25 im Voraus eingestellt.
In einem Schritt S10D wird durch Steuern des Schalters 23 der Ausgang des Frequenzwandlers 22 mit dem Kombinator 216(1) des Referenzzweigs verbunden.
Im nächsten Schritt S12 wird der Wert des Zählers i initialisiert. Zusätzlich wird die Verarbeitung in Schritten S13 bis S19 in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt S13 wird der Schalter 21 so geschaltet, dass der Ausgang des Kopplers 15(i) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers i ausgewählt wird.
Im Schritt S14 wird das Signal vom Sender 13(1) des Zweigs entsprechend dem Wert des Zählers i gesendet. Darüber hinaus muss das Signal vom Sender 13(i) nur während einer Messung gesendet werden.
Hier ist dann, wenn das Signal zur Kalibrierung vom Sender 13(i) gesendet wird, das durch den Empfänger ausgegebene Signal K(i) durch die folgende Gleichung gegeben: K(i) = Rc(t)· R(1) + Cc(t)·T(i)·Q·R(1) (201)wobei:

T(i):: Amplituden- und Phasenwerte, die durch die Sender 13(i) erzeugt sind,
Q:: die Amplituden- und Phasen-Schwankungskomponente (Frequenzwandler) aufgrund von Temperaturcharakteristiken,
R(1):: die Amplituden- und Phasenwerte, die durch den Empfänger 14(1) erzeugt sind,
Rc(t):: das Empfängersignal bei einer Zeit t, und
Cc(t):: das Sendesignal bei einer Zeit t.

In diesem Fall gibt der in 28 gezeigte Kalibrierungssignalkorrelator 203 das in der folgenden Gleichung gezeigte Signal K'(i) aus: K'(i) = Cc(t)·T(i)·Q·R(1) (202)
Dadurch wird im Schritt S15D das i-te Signal K'(i), das durch den Empfänger 14(1) des Referenzzweigs empfangen ist, von dem Ausgangssignal des Kalibrierungssignalkorrelators 203 in der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 gemessen. Das Signal K'(i) ist ein Wert, der die Amplituden- und Phaseninformation des Empfangssignals enthält. Weil der Wert des Zählers i beim Laufen vom Schritt S15 zu S16 beim ersten Mal 1 ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S17, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S13.
Das zweite Mal und darauffolgend verläuft deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, die Verarbeitung vom Schritt S15 zu S16 und geht weiter zum Schritt S18D. Im Schritt S18D wird der Kalibrierungswert H(i) des i-ten Zweigs aus der folgenden Gleichung gefunden: H(i) = K'(i)/K'(1) (203)
In dem Fall, in welchem die Verarbeitung für alle N Zweige beendet ist, verläuft die Verarbeitung vom Schritt S18 zu S19, geht weiter zum Schritt S17, wird der Wert des Zählers i inkrementiert und springt zurück zum Schritt S13.
Daher werden dann, wenn die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 29 ausgeführt wird, die Kalibrierungswerte H(i) separat für jeweils den zweiten bis zum N-ten Zweig gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig die Referenz ist, natürlich der Kalibrierungswert H(1) des ersten Zweigs 1.
Hier wird das Signal K'(i) durch die Gleichung 202 dargestellt, und somit kann durch Umordnen der Gleichung 203 die folgende Gleichung erhalten werden: H(i) = K'(i)/K'(1) = (Cc(t)·T(i)·Q·R(1))/(Cc(t)·T(1)·Q·R(1)) = T(i)/T(1) (204)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungssteuerung in 29 erhaltene Kalibrierungswert H(i) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte der Sender 13(i) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Änderung bezüglich Temperaturcharakteristiken im Verlaufe der Zeit, aber die Komponente Q davon wird in Gleichung 204 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken in den Kalibrierungswerten H(i) nicht.
Daher kann beim Senden bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Sender 13(i) mit den durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 19 erhaltenen Kalibrierungswerten H(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Sender 13 kompensiert werden.
Als Nächstes wird die in 30 gezeigte Kalibrierungs-Steuerprozedur erklärt werden. Darüber hinaus ist bei diesem Beispiel die Verzweigungseinheit 40(1) zugeordnet, um als die Referenz zu dienen, aber ein anderer Zweig kann als die Referenz dienen.
Im Schritt S20 wird durch Steuern des Schalters S21 der Ausgang des Kopplers 15(1) des Referenzzweigs ausgewählt. Zusätzlich wird im Schritt S21 das Signal vom Sender 13(i) des Referenzzweigs gesendet. Darüber hinaus muss der Sender 13(1) das Signal nur während einer Messung senden.
Im Schritt S22 wird der Wert des Zählers i auf 1 initialisiert. Die Verarbeitung der Schritte S23 bis S29 wird in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i wiederholt ausgeführt.
Im Schritt 23D wird durch Steuern des Schalters 23 der Ausgang des Frequenzwandlers 22 mit dem Kombinator 216(i) des Zweigs in Abhängigkeit von dem Wert des Zählers i verbunden.
Hier ist dann, wenn das Signal zur Kalibrierung vom Sender 13(1) gesendet wird, das durch den Empfänger 14(i) ausgegebene Signal S(i) durch die folgende Gleichung gegeben: S(i) = Rc(t)·R(i) + Cc(t)·T(1)·Q·R(i) (205)wobei:

T(1):: Amplituden- und Phasenwerte, die durch die Sender 13(1) erzeugt sind,
Q:: die Amplituden- und Phasen-Schwankungskomponente (Frequenzwandler) aufgrund von Temperaturcharakteristiken,
R(i):: die Amplituden- und Phasenwerte, die durch den Empfänger 14(1) erzeugt sind,
Rc(t):: das Empfangssignal bei einer Zeit t, und
Cc(t):: das Sendesignal bei einer Zeit t.

In diesem Fall gibt der in 28 gezeigte Kalibrierungssignalkorrelator 203 das in der folgenden Gleichung gezeigte Signal S'(i) aus: S'(i) = Cc(t)·T(1)·Q·R(i) (206)
Dadurch wird im Schritt S25D das durch den Empfänger 14(i) des Referenzzweigs empfangene i-te Signal S'(i) von dem Ausgangssignal des Kalibrierungssignalkorrelators 203 in der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit 201 gemessen. Das Signal S'(i) ist ein Wert, der die Amplituden- und Phaseninformation des Empfangssignals enthält. Weil der Wert des Zählers i beim ersten Mal während eines Laufens vom Schritt S25 zu S26 1 ist, geht die Verarbeitung weiter zum Schritt S27, wird der Wert des Zähler i inkrementiert und springt die Verarbeitung zurück zum Schritt S23.
Das zweite Mal und darauffolgend läuft die Verarbeitung deshalb, weil der Wert des Zählers i nicht 1 ist, vom Schritt S25 zu S26 und geht weiter zum Schritt S18D. Im Schritt S18D wird der Kalibrierungswert P(i) des i-ten Zweigs von der folgenden Gleichung gefunden: P(i) = S'(i)/S'(1) (207)
In dem Fall, in welchem die Verarbeitung für alle N Zweige beendet ist, verläuft die Verarbeitung von Schritt S28 zu S29, geht weiter zum Schritt S27, inkrementiert sich der Wert des Zählers i, und springt zurück zum Schritt S23.
Daher werden dann, wenn die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 30 ausgeführt wird, die Kalibrierungswerte S'(i) separat für jeweils den zweiten bis zum N-ten Zweig gefunden. Bei diesem Beispiel ist deshalb, weil der erste Zweig die Referenz ist, natürlich der Kalibrierungswert P(1) des ersten Zweigs 1.
Hier wird das Signal S'(i) durch die Gleichung (206) dargestellt und somit kann durch Umordnen der Gleichung 207 die folgende Gleichung erhalten werden: P(i) = S'(i)/S'(1) = (T(1)·Q·R(i))/(T(1)·Q·R(1)) = R(i)/R(1) (208)
Dies bedeutet, dass der durch die Kalibrierungssteuerung in 30 erhaltene Kalibrierungswert P(i) ein relativer Wert der Amplituden- und Phasenwerte der Empfänger 14(i) in Bezug auf den Referenzzweig ist. Zusätzlich schwanken die gemessenen Amplituden- und Phasenwerte aufgrund des Einflusses der Änderung bezüglich Temperaturcharakteristiken im Verlaufe der Zeit, aber die Komponente Q davon wird in Gleichung 208 ausgelöscht, und somit erscheint der Einfluss der Temperaturcharakteristiken nicht in den Kalibrierungswerten P(i).
Daher kann beim Empfangen bei jedem der Zweige durch Multiplizieren der Amplituden- und Phasenwerte von jedem der Empfänger 14(i) mit dem durch die Kalibrierungs-Steuerprozedur in 30 erhaltenen Kalibrierungswert P(i) der Fehler bezüglich der Amplituden- und Phasenwerte zwischen Zweigen im Empfänger 14 kompensiert werden.
Die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte aufgrund von Temperaturcharakteristiken in der Gleichung 202 und der Gleichung 206 enthält in der Praxis die Schwankungskomponente im Sender 13 von jedem der Zweige, die Schwankungskomponente im Empfänger 14 und die Schwankungskomponente im Frequenzwandler 22, um bei einer Kalibrierung verwendet zu werden. Daher ändern sich die Charakteristiken des Frequenzwandlers 22 in Bezug auf Temperaturänderungen, die das Verstreichen an Zeit begleiten, aber deshalb, weil der Frequenzwandler 22 gemeinsam beim Messen der Amplituden- und Phasenwerte von irgendeinem der Zweige bei der Kalibrierungsverarbeitung verwendet wird, beeinflusst die Schwankungskomponente Q der Amplituden- und Phasenwerte des einzigen Frequenzwandlers 22 die Kalibrierungswerte nicht.
Darüber hinaus können die Modifikationen, die ein Ausführen einer Kalibrierung während eines Empfangs zulassen, wie es beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist, auf die zweiten bis ersten Ausführungsbeispiele angewendet werden. Die Modifikationspunkte bezüglich der Struktur zum Anwenden von diesen sind nachfolgend einfach angegeben.
Spezifisch kann bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld des zweiten Ausführungsbeispiels ein Ausführen einer Kalibrierung selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden.

• In jeder der Verzweigungseinheiten 30 werden das Empfangssignal vom Antennenelement 11 und das Signal vom Schalter 38 und das Signal von der Antenne 11 und das Signal vom Frequenzwandler 22 kombiniert und sind die Kombinatoren, die das kombinierte Signal zum Empfänger 14 ausgeben, jeweils anstelle der Schalter 16 vorgesehen.
• Eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit ist weiterhin für das Ausgangssignal des Empfängers 14 vorgesehen, wobei während einer Kalibrierung des Senders 35 das Empfangssignal vom Antennenelement und das Signal vom Schalter 38 getrennt und extrahiert werden, und während der Kalibrierung des Empfängers 14 das Empfangssignal vom Antennenelement 11 und das Signal vom Frequenzwandler 22 getrennt und extrahiert werden.
• Während einer Kalibrierung des Senders 35 steuert der Kalibrierungsprozessor 25B den Verbindungszustand des Schalters 38, gibt das Signal vom Schalter 38, das durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt worden ist, ein und findet den Kalibrierungswert von jedem der Sender 35. Zusätzlich steuert während einer Kalibrierung des Empfängers der Kalibrierungsprozessor 25B den Verbindungszustand des Schalters 21, gibt das Signal von den Frequenzwandlern durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt ein und findet den Kalibrierungswert von jedem der Empfänger 14.

Bei der Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld beim dritten Ausführungsbeispiel kann ein Ausführen einer Kalibrierung selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden.

• In jeder der Verzweigungseinheiten 40 ist ein Kombinator, der das Empfangssignal von dem Antennenelement 11 und das Signal vom Schalter 42, der in diesem Zweig enthalten ist, und das Empfangssignal von der Antenne 111 und das Signal vom Schalter 42, der im benachbarten Zweig enthalten ist, kombiniert und die Ausgabe des kombinierten Signals in den Empfänger 14 eingibt, anstelle der Schalter 16 vorgesehen.
• Eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit ist weiterhin für ein Ausgangssignal des Empfängers 14 vorgesehen, wobei das Empfangssignal vom Antennenelement 11 und das Signal vom Schalter 42, die im relevanten Zweig enthalten sind, getrennt und extrahiert werden, oder das Empfangssignal vom Antennenelement 11 und das Signal vom Schalter 42, die im benachbarten Zweig enthalten sind, getrennt und ausgegeben wird.
• Der Kalibrierungsprozessor 25 steuert den Verbindungszustand der Schalter 41 und 42, gibt das Signal von dem Schalter 42, der im relevanten Zweig enthalten ist, das durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit aufgeteilt ist, und das Signal von dem Schalter, der in dem benachbarten Zweig enthalten ist, getrennt durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit ein, und werden die Kalibrierungswerte für jeden der Zweige des Antennenfelds gefunden.

Bei der beim vierten Ausführungsbeispiel gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann ein Ausführen einer Kalibrierung selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden.
In jeder der Verzweigungseinheiten 110 ist ein Kombinator, der das Signal vom Zirkulator 113 und das durch den Frequenzwandler 16 ausgegebene Signal kombiniert und das kombinierte Signal zum Empfänger 118 ausgibt, anstelle des Schalters 117 vorgesehen.

• Eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit, die das Empfangssignal vom Zirkulator 113 trennt und ausgibt, und das vom Frequenzwandler 117 ausgegebene Empfangssignal, ist für die Ausgabe des Empfängers 118 vorgesehen.
• Der Kalibrierungsprozessor 124 gibt das durch den Frequenzwandler 116 ausgegebene Empfangssignal durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt durch Steuern des Verbindungszustands des Schalters 113 aus und findet den Kalibrierungswert von jedem der Zweige des Antennenfelds.

Bei der beim fünften Ausführungsbeispiel gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann ein Ausführen einer Kalibrierung selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden:

• Ein Kombinator, der das Empfangssignal vom Zirkulator 113 und das durch den Frequenzwandler 116 ausgegebene Signal kombiniert oder das Empfangssignal vom Zirkulator 113 und das Signal vom Sender, das durch den Schalter 134 ausgegeben ist, kombiniert und das kombinierte Signal in den Empfänger 118 eingibt, ist für jede der Verzweigungseinheiten 110 anstelle des Schalters 118 vorgesehen.
• Eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit, die das Empfangssignal vom Zirkulator 113 und das durch den Frequenzwandler 116 ausgegebene Signal trennt und ausgibt und das Empfangssignal vom Zirkulator 13 und das durch den Schalter 134 ausgegebene Signal vom Sender trennt und extrahiert, ist weiterhin zum Ausgang des Empfängers 118 vorgesehen.
• Der Kalibrierungsprozessor 1124 gibt das durch den Frequenzwandler 16 ausgegebene Signal durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt oder das durch den Schalter 34 ausgegebene Signal vom Sender durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt durch Steuern der Schalter 112, 133 und 134 und durch Finden des Kalibrierungswerts für jeden der Zweige des Antennenfelds ein.

Bei der bei dem sechsten und dem achten Ausführungsbeispiel gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann ein Ausführen einer Kalibrierung des Senders 15 selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden:

• In der Verzweigungseinheit 110(1) ist ein Kombinator, der das Signal vom Zirkulator 113 und das Signal vom Frequenzwandler 142 kombiniert und das kombinierte Signal zum Empfänger 118(1) ausgibt, anstelle des Schalters 117(1) vorgesehen.
• Eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit, die das Signal vom Zirkulator 113 und des Signal vom Frequenzwandler 142 trennt und ausgibt, ist weiterhin für den Ausgang des Empfängers 118(1) vorgesehen.
• Der Kalibrierungsprozessor 124 gibt das Signal vom Frequenzwandler 142 durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit getrennt ein und findet den Kalibrierungswert des Sendeteils 115 von jedem der Zweige.

Bei der beim siebten und beim neunten Ausführungsbeispiel gezeigten Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld kann ein Ausführen der Kalibrierung des Senders selbst während eines Empfangs durch die folgenden Modifikationen ausgeführt werden.

• Ein Kombinator, der das Signal vom Zirkulator 113 und das Signal vom Schalter 151 kombiniert und das kombinierte Signal zum Empfänger 118 ausgibt, ist an jeder der Verzweigungseinheiten 110 anstelle des Schalters 117 vorgesehen.
• Die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit, die das Signal vom Zirkulator 131 und das Signal vom Schalter 151 trennt und ausgibt, ist weiterhin zum Ausgang des Empfängers 118 vorgesehen.
• Der Kalibrierungsprozessor 124 gibt das Signal vom Schalter 151 durch die Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrenneinheit durch Steuern der Schalter 151 bis 153 getrennt ein und findet den Kalibrierungswert für jeden der Zweige der Antenne.

Wie es im Obigen für erste bis zehnte Ausführungsbeispiele beschrieben ist, können dann, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, selbst in einem System, wie beispielsweise FDD, bei welchem die Frequenzen des Sendens und des Emp fangens unterschiedlich sind, die Amplituden- und Phasenwerte des Senders und des Empfängers zwischen jedem der Zweige separat kalibriert werden, und kann der Fehler bezüglich der Amplitude und der Phase zwischen jedem der Zweige, die durch Umgebungsschwankungen aufgrund von Unterschieden bezüglich der Einstellpositionen und durch Änderungen bezüglich der Temperaturcharakteristiken der Basisstationen erzeugt wird, kompensiert werden.
Zusätzlich ist in dem Fall der Struktur, wie beispielsweise derjenigen, die in 7 gezeigt ist, weil ein Vorsehen von Schaltern (21, 23) mit einer hohen Anzahl von Anschlüssen nicht nötig ist, in dem Fall, in welchem die Anzahl von Elementen (N) eines Antennenfelds hoch ist, eine Herstellung einfach.
Zusätzlich kann durch Verwenden einer zusätzlichen Antenne selbst in einem System, wie beispielsweise FDD, mit Sende- und Empfangsfrequenzen, die unterschiedlich sind, die Kalibrierung der Amplituden- und Phasenwerte des Sendeteils 115 und des Empfangsteils zwischen jedem der Zweige separat ausgeführt werden, einschließlich selbst der Antenne. Dadurch kann beispielsweise der Fehler bezüglich der Amplitude und der Phase zwischen jedem der Zweige, der durch eine Umgebungsschwankung aufgrund von Unterschieden bezüglich der Einstellpositionen der Basisstationen und durch Änderungen bezüglich der Temperaturcharakteristiken während einer Kommunikation erzeugt wird, kompensiert werden.

Claims

Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld mit N Antennenelementen (111), wobei N eine ganze Zahl ist und zwei oder mehr zeigt; N Sendern (115) und Empfängern (118), einer ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung (113), die jeweils den Sender (115) und den Empfänger (118) mit jedem der Antennenelemente (111) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen Strahlungscharakteristik-Steuerprozessor (125) aufweist, der die Strahlungscharakteristik des Antennenfelds durch Synthetisieren der Ausgabe der Vielzahl von Empfängern durch Gewichten der Amplitude und der Phase in Bezug auf ein von jedem jeweiligen Antennenelement zu der Vielzahl von Empfängern eingegebenes Signal steuert, und gleichzeitig die Empfangsfrequenz und die Sendefrequenz des bei einer Kommunikation verwendeten Antennenfelds unterschiedlich sind, und die Frequenz des von jedem der Sender (115) ausgegebenen Signals f1 und die Empfangsfrequenz jedes der Empfänger (118) f2 ist, und: einen Lokalsignalgenerator (126), der ein Signal mit einer Frequenz ausgibt, die der Differenz zwischen der Empfangsfrequenz f2 der Empfänger und der Sendefrequenz f1 der Sender entspricht; wenigstens eine zusätzliche Antenne (128), die bei einer derartigen Position angeordnet ist, dass die Abstände zwischen wenigstens zwei Antennenelementen des Strahlerfelds gleich sind; eine zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung (143), die mit der zusätzlichen Antenne verbunden ist; wenigstens einen ersten Frequenzwandler (141, 142), der das von einem Sender ausgegebene Signal mit einer Frequenz von f1 zu der Frequenz f2 umwandelt und es in die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung ausgibt, und gleichzeitig das von der zweiten Vorrichtung für eine gemeinsame Vewendung eingegebene Signal mit einer Frequenz von f1 zu einer Frequenz f2 umwandelt und es durch Verwenden des Ausgangssignals vom Lokalsignalgenerator ausgibt; wenigstens eine Teilungsvorrichtung (122), die das von wenigstens einer Ausgabe der N Sender extrahierte Signal in den Frequenzwandler eingibt; wenigstens einen ersten Schalter (117), der den Eingang von wenigstens einem der N Empfänger mit einer von den ersten Vorrichtungen für eine gemeinsame Verwendung und den Frequenztransformatoren verbindet; und eine Kalibrierungs-Steuerschaltung (124), die den ersten Schalter steuert und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den von jedem der Empfänger erhaltenen Amplituden- und Phasenwerten findet.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, wobei: ein zweiter Schalter, der die Teilungsvorrichtungen (122) mit dem jeweiligen Ausgang der N Sender verbindet, den ersten Schalter (117) mit den jeweiligen Eingängen der N Empfänger verbindet und selektiv irgendeine der mit den N Sendern verbundenen Teilungsvorrichtungen mit dem Eingang des Frequenzwandlers verbindet; und ein dritter Schalter (151), der den Ausgang des Frequenzwandlers mit irgendeinem der mit den N Empfängern verbundenen ersten Schalter verbindet, vorgesehen ist.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierungs-Steuerschaltung (124): den ersten Schalter steuert und den Ausgang des Frequenzwandlers mit dem Eingang des dem ausgewählten Kalibrierungsempfänger zugeordneten einen Empfängers unter den N Empfängern verbindet; in einer Ablauffolge einen der N Sender auswählt, um ein Kalibrierungssender zu sein, und das Signal vom ausgewählten Kalibrierungssender ausgibt; das vom Kalibrierungssender ausgegebene und über die erste Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung und das damit verbundene Antennenelement gesendete Signal über die zusätzliche Antenne, die zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung, den Frequenzwandler und den ersten Schalter zum Kalibrierungsempfänger eingibt; und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Strahlenfelds basierend auf den beim Kalibrierungsempfänger erfassten gemessenen Werten für das vom Kalibrierungssender des jeweiligen Zweigs ausgegebene Signal findet.
Vorrichtung mit selbstanpassendem Strahlerfeld nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierungs-Steuerschaltung (124): den ersten Schalter steuert und den Eingang des damit verbundenen Empfängers mit der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung verbindet; einen der N Sender zuordnet, um ein Kalibrierungssender zu sein, und das Signal vom Kalibrierungssender ausgibt; in einer Folge einen der N Empfänger auswählt, um der Kalibrierungsempfänger zu sein, ein vom Kalibrierungssender ausgegebenes und von der zusätzlichen Antenne gesendetes Signal nach einem Laufen durch die Teilungsvorrichtung, einen Frequenzwandler und eine zweite Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung über die Antennenelemente der Zweige und eine im Kalibrierungsempfänger enthaltene erste Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung in den Kalibrierungsempfänger eingibt; und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen Zweigen des Strahlerfelds basierend auf den bei den Kalibrierungsempfängern der jeweiligen Zweige erfassten gemessenen Werte findet.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierungs-Steuerschaltung (124): den ersten Schalter steuert und den Ausgang des Frequenzwandlers mit dem Eingang von dem einen Empfänger unter den N Empfängern, der zugeordnet ist, um der Kalibrierungsempfänger zu sein, verbindet; in einer Folge einen der N Sender als einen Kalibrierungssender auswählt und das Signal vom ausgewählten Kalibrierungssender ausgibt; das vom Kalibrierungssender ausgegebene Signal durch die Teilungsvorrichtung aufteilt und das Ergebnis über den zweiten Schalter in den Frequenzwandler eingibt und das durch den Frequenzwandler ausgegebene Signal über den dritten Schalter und den ersten Schalter an den Eingang des Kalibrierungsempfängers anlegt; und die Amplituden- und Phasen-Kalibrierungswerte zwischen den Zweigen des Strahlerfelds basierend auf den durch den Kalibrierungsempfänger erfassten gemessenen Werten für das vom Kalibrierungssender für die jeweiligen Zweige ausgegebene Signal findet.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 2, wobei die Kalibrierungs-Steuerschaltung (124): einen der N Sender zuordnet, um der Kalibrierungssender zu sein, und ein Signal vom Kalibrierungssender ausgibt; in einer Folge einen der N Empfänger auswählt, um der Kalibrierungsempfänger zu sein; vom Kalibrierungssender ausgegebene Signale durch die Teilungsvorrichtung aufteilt, sie über den zweiten Schalter an den Eingang des Frequenzwandlers anlegt und das vom Frequenzwandler ausgegebene Signal über den dritten Schalter und den ersten Schalter an den Eingang des Kalibrierungsempfängers anlegt; und die Amplituden- und Phasenkalibrierungswerte zwischen Zweigen des Antennenfelds basierend auf den bei den Kalibrierungsempfängern der jeweiligen Zweige erfassten gemessenen Werte findet.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, die weiterhin einen ersten Frequenzwandler (141) zur Verfügung stellt, in welchem das von einem Sender ausgegebene Signal mit der Frequenz f1 in ein Signal mit der Frequenz f2 umgewandelt wird, und einen zweiten Frequenzwandler (142), in welchem ein von der zweiten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung ausgegebene Signal mit einer Frequenz f1 in ein Signal mit einer Frequenz f2 umgewandelt wird.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, wobei die N Antennenelemente auf einer geraden Linie angeordnet sind, und zusätzlich die zusätzliche Antenne bei einer Position in der Mitte von zwei Antennenelementen angeordnet ist.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, wobei die N Antennenelemente (111) in gleichen Intervallen auf einem Kreis angeordnet sind und gleichzeitig die zusätzliche Antenne (128) bei der Mittenposition des Kreises angeordnet ist.
Transceivervorrichtung mit selbstanpassendem Antennenfeld nach Anspruch 1, wobei: ein Kombinierer, der ein Signal von der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung und ein Signal vom Frequenzwandler kombiniert und das Signal zum Empfänger ausgibt, anstelle des ersten Schalters vorgesehen ist; weiterhin eine Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrennschaltung, die ein Signal von der ersten Vorrichtung für eine gemeinsame Verwendung und Signale vom Frequenzwandler für die Ausgabe des Empfängers trennt/ausgibt, vorgesehen ist; und die Kalibrierungs-Steuerschaltung (124), die ein durch eine jeweilige der Kalibrierungs/Empfangs-Signaltrennschaltungen getrenntes Signal vom Frequenzwandler eingibt und den Kalibrierungswert von jedem der Zweige des Antennenfelds findet.