JP2002057520A - アンテナのためのフィードおよびモジュラフィード - Google Patents
アンテナのためのフィードおよびモジュラフィードInfo
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- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低いシステム損失、広い動作帯域幅、および
低複雑さを有するフェーズドアレイアンテナのためのフ
ィードを提供すること。 【解決手段】 フェーズドアレイアンテナのためのモジ
ュラーフィード（１０）において、シリーズタイプフィ
ードとコーポレートタイプフィードの利点が組み合わさ
れて、モジュラーフィードのシステム効率および動作帯
域幅を増大させる。１段の電力分岐を有するフィードモ
ジュール（４０，５０）が、ゼネラルシリーズタイプフ
ィード構成を有するアレイモジュール（１００，２０
０，３００，４００）に給電するために使用される。ア
レイモジュールは、相互交換可能であり、フィードモジ
ュールは、相互交換可能であり、これは、製造コストお
よびシステムの複雑さを低減する。
低複雑さを有するフェーズドアレイアンテナのためのフ
ィードを提供すること。 【解決手段】 フェーズドアレイアンテナのためのモジ
ュラーフィード（１０）において、シリーズタイプフィ
ードとコーポレートタイプフィードの利点が組み合わさ
れて、モジュラーフィードのシステム効率および動作帯
域幅を増大させる。１段の電力分岐を有するフィードモ
ジュール（４０，５０）が、ゼネラルシリーズタイプフ
ィード構成を有するアレイモジュール（１００，２０
０，３００，４００）に給電するために使用される。ア
レイモジュールは、相互交換可能であり、フィードモジ
ュールは、相互交換可能であり、これは、製造コストお
よびシステムの複雑さを低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フェーズドアレイ
アンテナのためのフィードに係り、特に、広い動作帯域
幅、低いシステム損失、および低い複雑さを有するモジ
ュラフィードに関する。
アンテナのためのフィードに係り、特に、広い動作帯域
幅、低いシステム損失、および低い複雑さを有するモジ
ュラフィードに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤレスシステムのキャパシティは、
ワイヤレスサービスエリアをサービスする基地局におい
てフェーズドアレイアンテナを使用することにより増大
され得る。フェーズドアレイアンテナを使用するワイヤ
レスシステムにおいて、アンテナフィードネットワーク
に関連するシステム損失および動作帯域幅は、クリティ
カルである。フィードネットワークにおける高いシステ
ム損失（即ち、低いシステム効率）は、アンテナが所定
電力レベルでブロードキャストするために、高い電力要
求となる。フィードネットワークの狭い動作帯域幅は、
アンテナの低い帯域幅性能となる。
ワイヤレスサービスエリアをサービスする基地局におい
てフェーズドアレイアンテナを使用することにより増大
され得る。フェーズドアレイアンテナを使用するワイヤ
レスシステムにおいて、アンテナフィードネットワーク
に関連するシステム損失および動作帯域幅は、クリティ
カルである。フィードネットワークにおける高いシステ
ム損失（即ち、低いシステム効率）は、アンテナが所定
電力レベルでブロードキャストするために、高い電力要
求となる。フィードネットワークの狭い動作帯域幅は、
アンテナの低い帯域幅性能となる。
【０００３】フェーズドアレイアンテナに対する１つの
従来のクラスのフィードネットワークは、光スペースフ
ィードである。光スペースフィードは、光信号をピック
アップホーン（horn）のアレイに送信するための送信機
を含む。ピックアップホーンは、フェーズドアレイアン
テナからの信号を送信するための放射エレメントに接続
されている。光スペースフィードは、大きなボリューム
を占めかつ高いシステム損失を有するという大きな不利
益を被る。
従来のクラスのフィードネットワークは、光スペースフ
ィードである。光スペースフィードは、光信号をピック
アップホーン（horn）のアレイに送信するための送信機
を含む。ピックアップホーンは、フェーズドアレイアン
テナからの信号を送信するための放射エレメントに接続
されている。光スペースフィードは、大きなボリューム
を占めかつ高いシステム損失を有するという大きな不利
益を被る。
【０００４】別のクラスのアンテナフィードネットワー
クは、強制（constrained ）フィードである。第１のタ
イプの強制フィード、シリーズフィードが、Hampel等に
よる米国特許第５，９０５，４６２号の図３に示されて
いる。シリーズフィードは、比較的低いシステム損失を
有する。しかし、シリーズフィードの動作帯域幅は狭
い。
クは、強制（constrained ）フィードである。第１のタ
イプの強制フィード、シリーズフィードが、Hampel等に
よる米国特許第５，９０５，４６２号の図３に示されて
いる。シリーズフィードは、比較的低いシステム損失を
有する。しかし、シリーズフィードの動作帯域幅は狭
い。
【０００５】第２のタイプの強制フィードは、パラレル
フィードである。パラレルフィードは、ディレイの使用
により周波数独立にされ得る。しかし、パラレルフィー
ドは、アンテナの各出力ブランチにおいて異なる位相シ
フティング値を必要とし、これは、多くのパラレル出力
ブランチを有する高利得アンテナにおいて達成すること
が困難となる。このような位相シフト値は、パラレルフ
ィードをさらに複雑にする。
フィードである。パラレルフィードは、ディレイの使用
により周波数独立にされ得る。しかし、パラレルフィー
ドは、アンテナの各出力ブランチにおいて異なる位相シ
フティング値を必要とし、これは、多くのパラレル出力
ブランチを有する高利得アンテナにおいて達成すること
が困難となる。このような位相シフト値は、パラレルフ
ィードをさらに複雑にする。
【０００６】第３のタイプの強制フィードは、コーポレ
ート（corporate）フィードである。コーポレートフィ
ードの例が、hamplel 等の図１および２に示されてい
る。パラレルフィードにおけるように、コーポレートフ
ィードの帯域幅は広くすることができる。しかし、コー
ポレートフィードは、非常に複雑であり、製造コストを
増大させる。コーポレートフィードは、入力電源の複数
の分岐のために大きなシステム損失を有する。
ート（corporate）フィードである。コーポレートフィ
ードの例が、hamplel 等の図１および２に示されてい
る。パラレルフィードにおけるように、コーポレートフ
ィードの帯域幅は広くすることができる。しかし、コー
ポレートフィードは、非常に複雑であり、製造コストを
増大させる。コーポレートフィードは、入力電源の複数
の分岐のために大きなシステム損失を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】低いシステム損失、広
い動作帯域幅、および低い複雑さを有するフェーズドア
レイアンテナのためのフィードが必要とされている。
い動作帯域幅、および低い複雑さを有するフェーズドア
レイアンテナのためのフィードが必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、伝送ライン長
さおよび電力分岐段数の両方を減少させることにより、
従来のフィード構成の欠点を克服し、モジュラーフィー
ドの効率を増大させる。
さおよび電力分岐段数の両方を減少させることにより、
従来のフィード構成の欠点を克服し、モジュラーフィー
ドの効率を増大させる。
【０００９】本発明の一実施形態は、フェーズドアレイ
アンテナに対するモジュラーフィードであり、別個のモ
ジュールを含むモジュラーフィードである。モジュラー
フィードにおける第１のタイプのモジュール、アレイモ
ジュールは、シリーズタイプフィード構成を有し、放射
エレメントとの接続のための複数の放射エレメント(rad
iating element)フィードラインを含む。第２のタイプ
のモジュール、フィードモジュールは、複数のアレイモ
ジュールへ信号を供給するための回路を含む。例示的な
実施形態において、電力ディバイダは、２つのフィード
モジュールに給電し、各フィードモジュールは２つのア
レイモジュールに給電し、各アレイモジュールは、４個
の放射エレメントフィードラインを含む。シリーズタイ
プフィード構成を有するアレイモジュールに給電するた
めにフィードモジュールを使用することは、伝送ライン
長を減少させ、２段の電力分岐のみを必要とする。
アンテナに対するモジュラーフィードであり、別個のモ
ジュールを含むモジュラーフィードである。モジュラー
フィードにおける第１のタイプのモジュール、アレイモ
ジュールは、シリーズタイプフィード構成を有し、放射
エレメントとの接続のための複数の放射エレメント(rad
iating element)フィードラインを含む。第２のタイプ
のモジュール、フィードモジュールは、複数のアレイモ
ジュールへ信号を供給するための回路を含む。例示的な
実施形態において、電力ディバイダは、２つのフィード
モジュールに給電し、各フィードモジュールは２つのア
レイモジュールに給電し、各アレイモジュールは、４個
の放射エレメントフィードラインを含む。シリーズタイ
プフィード構成を有するアレイモジュールに給電するた
めにフィードモジュールを使用することは、伝送ライン
長を減少させ、２段の電力分岐のみを必要とする。
【００１０】アレイモジュールは、相互交換可能であ
り、これは、モジュラーフィードの複雑さおよび製造コ
ストを減少させる。フィードモジュールも、相互交換可
能であり、これは、モジュラーフィードの複雑さおよび
コストをさらに減少させる。
り、これは、モジュラーフィードの複雑さおよび製造コ
ストを減少させる。フィードモジュールも、相互交換可
能であり、これは、モジュラーフィードの複雑さおよび
コストをさらに減少させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態にお
けるモジュラーフィードを示す。図１に示されているよ
うに、フェーズドアレイアンテナのためのモジュラーフ
ィード１０は、それぞれ伝送ライン７１，７２により第
１および第２のアレイモジュール１００，２００に接続
された第１のフィードモジュール４０、それぞれ伝送ラ
イン７３，７４により第３および第４のアレイモジュー
ル３００，４００に接続された第２のフィードモジュー
ル５０、および第１および第２のフィードモジュール４
０，５０に接続された電力ディバイダ３０を含む。
けるモジュラーフィードを示す。図１に示されているよ
うに、フェーズドアレイアンテナのためのモジュラーフ
ィード１０は、それぞれ伝送ライン７１，７２により第
１および第２のアレイモジュール１００，２００に接続
された第１のフィードモジュール４０、それぞれ伝送ラ
イン７３，７４により第３および第４のアレイモジュー
ル３００，４００に接続された第２のフィードモジュー
ル５０、および第１および第２のフィードモジュール４
０，５０に接続された電力ディバイダ３０を含む。
【００１２】電力ディバイダ３０は、例えば、基地局内
のハードウェアからの信号を受信することができる入力
ライン３２を有する。電力ディバイダ３０は、それぞれ
第１および第２のフィードモジュール４０，５０に接続
された出力ライン３４および３６に信号を分岐させる。
モジュラーフィード１０は、電力ディバイダ３０に対し
て対称であるので、本発明の構造は、第１のフィードモ
ジュール４０、伝送ライン７１，７２および第１および
第２のアレイモジュール１００，２００を含むモジュラ
ーフィード１０の左側について説明される。
のハードウェアからの信号を受信することができる入力
ライン３２を有する。電力ディバイダ３０は、それぞれ
第１および第２のフィードモジュール４０，５０に接続
された出力ライン３４および３６に信号を分岐させる。
モジュラーフィード１０は、電力ディバイダ３０に対し
て対称であるので、本発明の構造は、第１のフィードモ
ジュール４０、伝送ライン７１，７２および第１および
第２のアレイモジュール１００，２００を含むモジュラ
ーフィード１０の左側について説明される。
【００１３】図２は、第１のフィードモジュール４０を
示す。電力ディバイダ３０の出力ライン３４は、第１の
フィードモジュール４０中の電力ディバイダ４４の入力
ライン４２に接続されている。電力ディバイダ４４は、
出力ライン４６および出力ライン４８に信号を分岐させ
る。位相シフタ４９は、出力ライン４６中に配置されて
いる。伝送ライン７２は、出力ライン４８を第２のアレ
イモジュール２００へ接続し、伝送ライン７１は、出力
ライン４６を第１のアレイモジュール１００へ接続す
る。
示す。電力ディバイダ３０の出力ライン３４は、第１の
フィードモジュール４０中の電力ディバイダ４４の入力
ライン４２に接続されている。電力ディバイダ４４は、
出力ライン４６および出力ライン４８に信号を分岐させ
る。位相シフタ４９は、出力ライン４６中に配置されて
いる。伝送ライン７２は、出力ライン４８を第２のアレ
イモジュール２００へ接続し、伝送ライン７１は、出力
ライン４６を第１のアレイモジュール１００へ接続す
る。
【００１４】図３は、第２のアレイモジュール２００を
示す。伝送ライン７２は、第２のアレイモジュール２０
０のアレイフィードライン２２０に接続されている。第
１ないし第４の放射エレメントフィードライン２４０，
２４２，２４４，２４６は、アレイフィードライン２２
０に対して互いに並列に接続されている。第１ないし第
４の放射エレメントフィードライン２４０，２４２，２
４４，２４６は、各々、ターミナルエンドに接続された
（図において、仮想的に示された）第１ないし第４の放
射エレメント２８０，２８２，２８４，２８６の対応す
る１つを有する。
示す。伝送ライン７２は、第２のアレイモジュール２０
０のアレイフィードライン２２０に接続されている。第
１ないし第４の放射エレメントフィードライン２４０，
２４２，２４４，２４６は、アレイフィードライン２２
０に対して互いに並列に接続されている。第１ないし第
４の放射エレメントフィードライン２４０，２４２，２
４４，２４６は、各々、ターミナルエンドに接続された
（図において、仮想的に示された）第１ないし第４の放
射エレメント２８０，２８２，２８４，２８６の対応す
る１つを有する。
【００１５】第２のアレイモジュール２００は、第１な
いし第３の位相シフタ２６０，２６２，２６４を含み、
第１ないし第４の放射エレメント２８０，２８２，２８
４，２８６の間の距離を補償し、モジュラフィード１０
を使用するアンテナのステアリングを可能にする。第１
の位相シフタ２６０は、第１の放射エレメントフィード
ライン２４０と第２の放射エレメントフィードライン２
４２との間のアレイフィードライン２２０中に配置さ
れ、第２の位相シフタ２６２は、第２の放射エレメント
フィードライン２４２と第３の放射エレメントフィード
ライン２４４との間のアレイフィードライン２２０中に
配置され、第３の位相シフタ２６４は、第３の放射エレ
メントフィードライン２４４と第４の放射エレメントフ
ィードライン２４６との間のアレイフィードライン２２
０中に配置される。したがって、第２のアレイモジュー
ル２００は、全般シリーズフィード構成を有する。
いし第３の位相シフタ２６０，２６２，２６４を含み、
第１ないし第４の放射エレメント２８０，２８２，２８
４，２８６の間の距離を補償し、モジュラフィード１０
を使用するアンテナのステアリングを可能にする。第１
の位相シフタ２６０は、第１の放射エレメントフィード
ライン２４０と第２の放射エレメントフィードライン２
４２との間のアレイフィードライン２２０中に配置さ
れ、第２の位相シフタ２６２は、第２の放射エレメント
フィードライン２４２と第３の放射エレメントフィード
ライン２４４との間のアレイフィードライン２２０中に
配置され、第３の位相シフタ２６４は、第３の放射エレ
メントフィードライン２４４と第４の放射エレメントフ
ィードライン２４６との間のアレイフィードライン２２
０中に配置される。したがって、第２のアレイモジュー
ル２００は、全般シリーズフィード構成を有する。
【００１６】また、第２のアレイモジュール２００は、
第１ないし第３のディレイ２５０，２５２，２５４を含
み、伝送ライン７２から到着する信号が、第１ないし第
４の放射エレメント２８０，２８２，２８４，２８６に
同時に、またはほぼ同時に到着することを保証する。第
１の放射エレメントフィードライン２４０は、第１の放
射エレメントフィードライン２４０中の信号を特定の時
間ピリオド遅延させる第１のディレイ２５０を含み、第
２の放射エレメントフィードライン２４２は、第１のデ
ィレイ２５０よりも短い遅延ピリオドの第２のディレイ
２５２を含み、第３の放射エレメントフィードライン２
４４は、ディレイ２５２よりも短いディレイピリオドの
第３のディレイ２５４を含む。
第１ないし第３のディレイ２５０，２５２，２５４を含
み、伝送ライン７２から到着する信号が、第１ないし第
４の放射エレメント２８０，２８２，２８４，２８６に
同時に、またはほぼ同時に到着することを保証する。第
１の放射エレメントフィードライン２４０は、第１の放
射エレメントフィードライン２４０中の信号を特定の時
間ピリオド遅延させる第１のディレイ２５０を含み、第
２の放射エレメントフィードライン２４２は、第１のデ
ィレイ２５０よりも短い遅延ピリオドの第２のディレイ
２５２を含み、第３の放射エレメントフィードライン２
４４は、ディレイ２５２よりも短いディレイピリオドの
第３のディレイ２５４を含む。
【００１７】図４に示された第１のアレイモジュール１
００は、第２のアレイモジュール２００と同じ構造を有
し、したがって、詳細には説明しない。
００は、第２のアレイモジュール２００と同じ構造を有
し、したがって、詳細には説明しない。
【００１８】第１ないし第４のアレイモジュール１０
０，２００，３００，４００は、別個の個別のモジュー
ルであり得る。例えば、第１のアレイモジュール１００
は、アレイフィードライン１２０、第１ないし第３のデ
ィレイ１５０，１５２，１５４およびその上に形成され
た残りのアレイモジュール回路を備えた回路基板を含み
得る。第１ないし第４の放射エレメント１８０，１８
２，１８４，１８６は、第１のアレイモジュール１００
の一部として形成される必要はなく、第１ないし第４の
放射エレメントフィードライン１４０，１４２，１４
４，１４６に合着可能に係合され得る。第２ないし第４
のアレイモジュール２００，３００，４００は、同様に
形成され得る。
０，２００，３００，４００は、別個の個別のモジュー
ルであり得る。例えば、第１のアレイモジュール１００
は、アレイフィードライン１２０、第１ないし第３のデ
ィレイ１５０，１５２，１５４およびその上に形成され
た残りのアレイモジュール回路を備えた回路基板を含み
得る。第１ないし第４の放射エレメント１８０，１８
２，１８４，１８６は、第１のアレイモジュール１００
の一部として形成される必要はなく、第１ないし第４の
放射エレメントフィードライン１４０，１４２，１４
４，１４６に合着可能に係合され得る。第２ないし第４
のアレイモジュール２００，３００，４００は、同様に
形成され得る。
【００１９】第１ないし第４のアレイモジュール１０
０，２００，３００，４００の各々は、それぞれ、伝送
ライン７１，７２，７３，７４への接続のためのインタ
ーフェースを含み得る。代替的に、第１ないし第４のア
レイモジュール１００，２００，３００，４００は、第
１および第２のフィードモジュール４０，５０のうちの
一方への直接接続のためのインターフェースを含み得
る。両方のタイプのインターフェースは、第１ないし第
４のアレイモジュール１００，２００，３００，４００
の融通性を増大させるために含めることができる。
０，２００，３００，４００の各々は、それぞれ、伝送
ライン７１，７２，７３，７４への接続のためのインタ
ーフェースを含み得る。代替的に、第１ないし第４のア
レイモジュール１００，２００，３００，４００は、第
１および第２のフィードモジュール４０，５０のうちの
一方への直接接続のためのインターフェースを含み得
る。両方のタイプのインターフェースは、第１ないし第
４のアレイモジュール１００，２００，３００，４００
の融通性を増大させるために含めることができる。
【００２０】第１および第２のフィードモジュール４
０，５０は、その上に含まれるフィードモジュール回路
を備えた回路基板も含み得る。第１および第２のフィー
ドモジュール４０，５０は、伝送ライン７１，７２，７
３，７４との接続のためのインターフェース、第１ない
し第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４
００への直接接続のためのインターフェース、または両
方のタイプのインターフェースを含み得る。第１および
第２のフィードモジュール４０，５０は、電力ディバイ
ダ３０との接続ためのインターフェースも含む。
０，５０は、その上に含まれるフィードモジュール回路
を備えた回路基板も含み得る。第１および第２のフィー
ドモジュール４０，５０は、伝送ライン７１，７２，７
３，７４との接続のためのインターフェース、第１ない
し第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４
００への直接接続のためのインターフェース、または両
方のタイプのインターフェースを含み得る。第１および
第２のフィードモジュール４０，５０は、電力ディバイ
ダ３０との接続ためのインターフェースも含む。
【００２１】図１、３および４に示されているように、
第１ないし第４のアレイモジュール１００，２００，３
００，４００の各々は、同じであり得る。図１におい
て、第３および第４のアレイモジュール３００，４００
は、モジュールフィード１０において異なる物理的方向
に配置されていることを除いて、第１および第２のアレ
イモジュール１００，２００と同じである。アレイモジ
ュールをひっくり返すことにより、アレイモジュール
は、モジュールフィード１０の左側または右側のいずれ
においても使用可能である。
第１ないし第４のアレイモジュール１００，２００，３
００，４００の各々は、同じであり得る。図１におい
て、第３および第４のアレイモジュール３００，４００
は、モジュールフィード１０において異なる物理的方向
に配置されていることを除いて、第１および第２のアレ
イモジュール１００，２００と同じである。アレイモジ
ュールをひっくり返すことにより、アレイモジュール
は、モジュールフィード１０の左側または右側のいずれ
においても使用可能である。
【００２２】例えば、第１のアレイモジュール１００
は、第１のアレイモジュール１００をひっくり返すこと
により、第３および第４のアレイモジュール３００，４
００と相互交換可能である。第２のアレイモジュール２
００も、第３および第４のアレイモジュール３００，４
００と相互交換可能である。同様に、第１および第２の
フィードモジュール４０および５０は、同じであり、か
つ相互交換可能であり得る。
は、第１のアレイモジュール１００をひっくり返すこと
により、第３および第４のアレイモジュール３００，４
００と相互交換可能である。第２のアレイモジュール２
００も、第３および第４のアレイモジュール３００，４
００と相互交換可能である。同様に、第１および第２の
フィードモジュール４０および５０は、同じであり、か
つ相互交換可能であり得る。
【００２３】同じで、相互交換可能な第１ないし第４の
アレイモジュール１００，２００，３００，４００を使
用することにより、モジュールフィード１０の複雑さ
は、かなり低減される。例示的な実施形態において、１
つのタイプのアレイモジュールおよび１つのタイプのフ
ィードモジュールのみが、フェーズドアレイアンテナの
ためのフィードを構成するために必要とされる。
アレイモジュール１００，２００，３００，４００を使
用することにより、モジュールフィード１０の複雑さ
は、かなり低減される。例示的な実施形態において、１
つのタイプのアレイモジュールおよび１つのタイプのフ
ィードモジュールのみが、フェーズドアレイアンテナの
ためのフィードを構成するために必要とされる。
【００２４】モジュラーフィード１０の動作を図１ない
し４を参照して説明する。図１において、信号は、入力
ライン３２においてモジュラーフィード１０に給電され
る。信号は、出力ライン３４および３６の間で分割され
る。
し４を参照して説明する。図１において、信号は、入力
ライン３２においてモジュラーフィード１０に給電され
る。信号は、出力ライン３４および３６の間で分割され
る。
【００２５】図２において、出力ライン３４からの信号
は、フィードモジュール４０の入力ライン４２により受
信される。これらの信号は、電力ディバイダ４４により
分割され、出力ライン４６および４８に送られる。位相
シフタ４９は、出力ライン４６に沿って送られる信号の
位相をシフトする。位相シフタ４９の動作は、アレイモ
ジュール中の位相シフタの動作の説明との関連で以下に
詳細に説明される。
は、フィードモジュール４０の入力ライン４２により受
信される。これらの信号は、電力ディバイダ４４により
分割され、出力ライン４６および４８に送られる。位相
シフタ４９は、出力ライン４６に沿って送られる信号の
位相をシフトする。位相シフタ４９の動作は、アレイモ
ジュール中の位相シフタの動作の説明との関連で以下に
詳細に説明される。
【００２６】図３において、出力ライン４８からの信号
は、伝送ライン７２を介して、第２のアレイモジュール
２００のアレイフィードライン２２０へ送られる。伝送
ライン７２中の信号の一部は、第１の放射エレメントフ
ィードライン２４０へ取り込まれる。第１の放射エレメ
ントフィードライン２４０中の信号は、第１の放射エレ
メント２８０に到着する前に、第１のディレイ２５０に
おいてある時間ピリオド遅延させられる。
は、伝送ライン７２を介して、第２のアレイモジュール
２００のアレイフィードライン２２０へ送られる。伝送
ライン７２中の信号の一部は、第１の放射エレメントフ
ィードライン２４０へ取り込まれる。第１の放射エレメ
ントフィードライン２４０中の信号は、第１の放射エレ
メント２８０に到着する前に、第１のディレイ２５０に
おいてある時間ピリオド遅延させられる。
【００２７】アレイフィードライン２２０は、伝送ライ
ン７２中の信号の残りの部分を第２ないし第４の放射エ
レメントフィードライン２４２，２４４，２４６へ運
ぶ。第１ないし第３の位相シフタ２６０，２６２，２６
４の各々は、位相シフト角Δφだけ、第１の放射エレメ
ントフィードライン２４０中の信号の位相に対して、ア
レイフィードライン２２０中の信号の位相をシフトす
る。したがって、第２の放射エレメントフィードライン
２４２中の信号の位相は、Δφだけシフトされ、第３の
放射エレメントフィードライン２４４中の信号の位相
は、２Δφだけシフトされ、第４の放射エレメントフィ
ードライン２４６中の信号の位相は、３Δφだけシフト
される。
ン７２中の信号の残りの部分を第２ないし第４の放射エ
レメントフィードライン２４２，２４４，２４６へ運
ぶ。第１ないし第３の位相シフタ２６０，２６２，２６
４の各々は、位相シフト角Δφだけ、第１の放射エレメ
ントフィードライン２４０中の信号の位相に対して、ア
レイフィードライン２２０中の信号の位相をシフトす
る。したがって、第２の放射エレメントフィードライン
２４２中の信号の位相は、Δφだけシフトされ、第３の
放射エレメントフィードライン２４４中の信号の位相
は、２Δφだけシフトされ、第４の放射エレメントフィ
ードライン２４６中の信号の位相は、３Δφだけシフト
される。
【００２８】第３の放射エレメントフィードライン２４
４中の位相シフトは、第２の放射エレメントフィードラ
イン２４２中の位相シフトよりも大きく、第３の放射エ
レメントフィードライン２４４と第１の放射エレメント
フィードライン２４０との間のより大きな距離による。
したがって、第４の放射エレメントフィードライン２４
６中の３Δφの位相シフトは、第２のアレイモジュール
２００中で最大である。
４中の位相シフトは、第２の放射エレメントフィードラ
イン２４２中の位相シフトよりも大きく、第３の放射エ
レメントフィードライン２４４と第１の放射エレメント
フィードライン２４０との間のより大きな距離による。
したがって、第４の放射エレメントフィードライン２４
６中の３Δφの位相シフトは、第２のアレイモジュール
２００中で最大である。
【００２９】第１のディレイ２５０の遅延ピリオドは、
第２のディレイ２５２の遅延ピリオドより長く、第３の
ディレイ２５４は、最短の遅延ピリオドを有する。第１
ないし第３のディレイ２５０，２５２，２５４は、伝送
ライン７２から到着する信号が、同時に、またはほぼ同
時に、第１ないし第４の放射エレメント２８０，２８
２，２８４，２８６に到着することを保証するために含
められる。
第２のディレイ２５２の遅延ピリオドより長く、第３の
ディレイ２５４は、最短の遅延ピリオドを有する。第１
ないし第３のディレイ２５０，２５２，２５４は、伝送
ライン７２から到着する信号が、同時に、またはほぼ同
時に、第１ないし第４の放射エレメント２８０，２８
２，２８４，２８６に到着することを保証するために含
められる。
【００３０】図２において、位相シフタ９８は、出力ラ
イン４６中の信号の位相をシフトし、これは、第１のア
レイモジュール１００へ送られる。一般に、第１ないし
第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４０
０の各々は、ｎ個の放射エレメントフィードラインを含
み得る。位相シフタ４９は、アレイモジュール１００へ
送られる信号の位相をシフトしなければならず、これ
は、アレイモジュール２００中の第１の放射エレメント
フィードライン２４０からの第１のアレイモジュール１
００の距離による。
イン４６中の信号の位相をシフトし、これは、第１のア
レイモジュール１００へ送られる。一般に、第１ないし
第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４０
０の各々は、ｎ個の放射エレメントフィードラインを含
み得る。位相シフタ４９は、アレイモジュール１００へ
送られる信号の位相をシフトしなければならず、これ
は、アレイモジュール２００中の第１の放射エレメント
フィードライン２４０からの第１のアレイモジュール１
００の距離による。
【００３１】位相シフタ４９による位相シフタは、ｎΔ
φとなる。図１−４中に示された実施形態において、第
１ないし第４のアレイモジュール１００，２００，３０
０，４００の各々は、４個の放射エレメントフィードラ
インを有し、位相シフタ４９による位相シフトは、４Δ
φである。伝送ライン７１は、位相シフタ４９によりシ
フトされた信号を第１のアレイモジュール１００へ運
ぶ。
φとなる。図１−４中に示された実施形態において、第
１ないし第４のアレイモジュール１００，２００，３０
０，４００の各々は、４個の放射エレメントフィードラ
インを有し、位相シフタ４９による位相シフトは、４Δ
φである。伝送ライン７１は、位相シフタ４９によりシ
フトされた信号を第１のアレイモジュール１００へ運
ぶ。
【００３２】図４において、伝送ライン７１中の信号
は、第２のアレイモジュール２００中の第１の放射エレ
メントフィードライン２４０中の信号に対して、４Δφ
（または、より一般的にはｎΔφ）だけ位相をシフトさ
れて、アレイフィードライン１２０、および第１の放射
エレメントフィードライン１４０に到着する。４Δφの
位相シフトおよび第１ないし第３の位相シフタ１６０，
１６２，１６４による位相シフトは、以下のように、第
１ないし第３の放射エレメントフィードライン１４２，
１４４，１４６中の信号の位相をシフトする。第２の放
射エレメントフィードライン１４２は５Δφ、第３の放
射エレメントフィードライン１４４は６Δφ、第４の放
射エレメントフィードライン１４６は７Δφである。
は、第２のアレイモジュール２００中の第１の放射エレ
メントフィードライン２４０中の信号に対して、４Δφ
（または、より一般的にはｎΔφ）だけ位相をシフトさ
れて、アレイフィードライン１２０、および第１の放射
エレメントフィードライン１４０に到着する。４Δφの
位相シフトおよび第１ないし第３の位相シフタ１６０，
１６２，１６４による位相シフトは、以下のように、第
１ないし第３の放射エレメントフィードライン１４２，
１４４，１４６中の信号の位相をシフトする。第２の放
射エレメントフィードライン１４２は５Δφ、第３の放
射エレメントフィードライン１４４は６Δφ、第４の放
射エレメントフィードライン１４６は７Δφである。
【００３３】図１において、モジュラーフィード１０の
右側は、モジュラーフィード１０の左側と同様に動作す
る。第３および第４のアレイモジュール３００，４００
は、第１および第２のアレイモジュール１００，２００
に対してひっくり返されており、第２のフィードモジュ
ール５０は、第１のフィードモジュール４０に対してひ
っくり返されているので、フィードモジュール１０の右
側におけるフェーズシフタによる位相シフトは、負の符
号となる。
右側は、モジュラーフィード１０の左側と同様に動作す
る。第３および第４のアレイモジュール３００，４００
は、第１および第２のアレイモジュール１００，２００
に対してひっくり返されており、第２のフィードモジュ
ール５０は、第１のフィードモジュール４０に対してひ
っくり返されているので、フィードモジュール１０の右
側におけるフェーズシフタによる位相シフトは、負の符
号となる。
【００３４】モジュラーフィード１０が対称的であるの
で、第３のアレイモジュール３００中の第１の放射エレ
メントフィードライン３４０中の信号の位相は、第２の
アレイモジュール２００中の第１の放射エレメントフィ
ードライン２４０中の信号に対してシフトされない。し
かし、モジュラーフィード１０の右側（モジュラーフィ
ード１０の中心から外側）における連続的な放射エレメ
ントフィードライン中の信号の位相は、例示的な実施形
態において、−Δφ，−２Δφ，−３Δφ，−４Δφ，
−５Δφ，−６Δφおよび−７Δφだけシフトされる。
で、第３のアレイモジュール３００中の第１の放射エレ
メントフィードライン３４０中の信号の位相は、第２の
アレイモジュール２００中の第１の放射エレメントフィ
ードライン２４０中の信号に対してシフトされない。し
かし、モジュラーフィード１０の右側（モジュラーフィ
ード１０の中心から外側）における連続的な放射エレメ
ントフィードライン中の信号の位相は、例示的な実施形
態において、−Δφ，−２Δφ，−３Δφ，−４Δφ，
−５Δφ，−６Δφおよび−７Δφだけシフトされる。
【００３５】次に、フィードライン中のディレイの動作
が説明される。第１ないし第４のアレイモジュール１０
０，２００，３００，４００中で使用されるディレイ
は、モジュラーフィード１０の動作帯域幅を増大させ
る。しかし、ディレイは、それぞれの放射エレメントフ
ィードライン間を進むために信号により必要とされる時
間を正確に補償する必要はない。即ち、モジュラーフィ
ード１０に対して制限のない動作帯域幅、または周波数
インピーダンスを生じる構成である。ディレイが、この
進行時間を完全に補償するように設計される場合、モジ
ュラーフィード１０の電力要求条件は、不必要に高くな
り得る。
が説明される。第１ないし第４のアレイモジュール１０
０，２００，３００，４００中で使用されるディレイ
は、モジュラーフィード１０の動作帯域幅を増大させ
る。しかし、ディレイは、それぞれの放射エレメントフ
ィードライン間を進むために信号により必要とされる時
間を正確に補償する必要はない。即ち、モジュラーフィ
ード１０に対して制限のない動作帯域幅、または周波数
インピーダンスを生じる構成である。ディレイが、この
進行時間を完全に補償するように設計される場合、モジ
ュラーフィード１０の電力要求条件は、不必要に高くな
り得る。
【００３６】各ディレイは、フェーズドアレイアンテナ
１０を周波数独立にするものよりも小さいディレイを有
し得る。これは無制限な動作帯域幅は、モジュラーフィ
ード１０に必要とされないので、重要な実際的な考慮で
ある。第１ないし第４のアレイモジュール１００，２０
０，３００，４００中のディレイは、その代わりに、モ
ジュラーフィード１０に対して望ましい制限された動作
帯域幅を提供するように設計され得る。この方法におい
て、ディレイは、かなり短くすることができ、モジュラ
フィード１０の電力要求条件を低減する。
１０を周波数独立にするものよりも小さいディレイを有
し得る。これは無制限な動作帯域幅は、モジュラーフィ
ード１０に必要とされないので、重要な実際的な考慮で
ある。第１ないし第４のアレイモジュール１００，２０
０，３００，４００中のディレイは、その代わりに、モ
ジュラーフィード１０に対して望ましい制限された動作
帯域幅を提供するように設計され得る。この方法におい
て、ディレイは、かなり短くすることができ、モジュラ
フィード１０の電力要求条件を低減する。
【００３７】図面に示された例示的な実施形態は、高い
システム効率を有する。第１ないし第４のアレイモジュ
ール１００，２００，３００，４００へ給電するための
第１および第２のフィードモジュール４０および５０を
使用することは、比較的短いライン長の使用を可能にす
る。図１に示されているように、モジュラーフィード１
０は、１６個の放射エレメントに給電するために、２段
のみの電力分岐を必要とする。電力ディバイダ３０にお
ける第１段、および第１および第２のフィードモジュー
ル４０，５０中の電力ディバイダにおける第２段であ
る。対照的に、純粋なコーポレートフィードは、１６個
の放射エレメントを給電するために４段の分岐を必要と
する。分岐の各段は、フィードの電力要求条件を増大さ
せるので、分岐は望ましくない。
システム効率を有する。第１ないし第４のアレイモジュ
ール１００，２００，３００，４００へ給電するための
第１および第２のフィードモジュール４０および５０を
使用することは、比較的短いライン長の使用を可能にす
る。図１に示されているように、モジュラーフィード１
０は、１６個の放射エレメントに給電するために、２段
のみの電力分岐を必要とする。電力ディバイダ３０にお
ける第１段、および第１および第２のフィードモジュー
ル４０，５０中の電力ディバイダにおける第２段であ
る。対照的に、純粋なコーポレートフィードは、１６個
の放射エレメントを給電するために４段の分岐を必要と
する。分岐の各段は、フィードの電力要求条件を増大さ
せるので、分岐は望ましくない。
【００３８】第１および第２のフィードモジュール４
０，５０は、好ましくは、ジェネラルシリーズタイプ(g
eneral series-type)フィード構造を有する第１ないし
第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４０
０と結合される。モジュラーフィード１０は、複数のア
レイモジュールを含むので、各アレイモジュールは、余
計な数の放射エレメントフィードラインを含む必要はな
い。
０，５０は、好ましくは、ジェネラルシリーズタイプ(g
eneral series-type)フィード構造を有する第１ないし
第４のアレイモジュール１００，２００，３００，４０
０と結合される。モジュラーフィード１０は、複数のア
レイモジュールを含むので、各アレイモジュールは、余
計な数の放射エレメントフィードラインを含む必要はな
い。
【００３９】上述した利点に加えて、第１ないし第４の
アレイモジュール１００，２００，３００，４００の周
波数依存性は、放射エレメントフィードライン中のディ
レイの使用により低減され得る。したがって、モジュラ
ーフィード１０は、システム効率の増大に加えて、広い
動作帯域幅を有する。
アレイモジュール１００，２００，３００，４００の周
波数依存性は、放射エレメントフィードライン中のディ
レイの使用により低減され得る。したがって、モジュラ
ーフィード１０は、システム効率の増大に加えて、広い
動作帯域幅を有する。
【００４０】図１に示されたモジュラーフィード１０
は、対称的構成において、第１ないし第４のアレイモジ
ュール１００，２００，３００，４００を含む。この構
成は、例示目的で使用されており、モジュラーフィード
１０は、図示されているような４個の同じアレイモジュ
ールを含む必要がないことが理解されるべきである。
は、対称的構成において、第１ないし第４のアレイモジ
ュール１００，２００，３００，４００を含む。この構
成は、例示目的で使用されており、モジュラーフィード
１０は、図示されているような４個の同じアレイモジュ
ールを含む必要がないことが理解されるべきである。
【００４１】図１において、４個の放射エレメントフィ
ードラインの例示的な値は、各アレイモジュールを含む
ものとして示されている。この数は例示目的のために使
用されており、本発明を限定的に解釈すべきでない。
ードラインの例示的な値は、各アレイモジュールを含む
ものとして示されている。この数は例示目的のために使
用されており、本発明を限定的に解釈すべきでない。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、低
いシステム損失、広い動作帯域幅、および低複雑さを有
するフェーズドアレイアンテナのためのフィードを提供
することができる。
いシステム損失、広い動作帯域幅、および低複雑さを有
するフェーズドアレイアンテナのためのフィードを提供
することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるモジュラーフィード
を示す概略図。
を示す概略図。
【図２】本発明の一実施形態によるフィードモジュール
を示す概略図。
を示す概略図。
【図３】本発明の一実施形態によるアレイモジュールを
示す概略図。
示す概略図。
【図４】本発明の一実施形態によるアレイモジュールを
示す概略図。
示す概略図。
１０ モジュラーフィード ３０ 電力ディバイダ ３２ 入力ライン ３４，３６ 出力ライン ４０，５０ フィードモジュール ７１，７２，７３，７４ 伝送ライン １００，２００，３００，４００ アレイモジュール ３４，４６ 出力ライン ４０ フィードモジュール ４２ 入力ライン ４４ 電力ディバイダ ４９ 位相シフタ ７１ 転送ライン ７２ 伝送ライン ７２ 伝送ライン ２００ アレイモジュール ２２０ アレイフィードライン ２４０ 放射エレメントフィードライン ２５０ ディレイ ２６０ 位相シフタ ２８０ 放射エレメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 リ チャン チャン アメリカ合衆国、07981 ニュージャージ ー州、ウィッパニー、マンチェスター ド ライブ ８ (72)発明者 ノーマン ジェラルド ジエッセ アメリカ合衆国、07930 ニュージャージ ー州、チェスター、コーラ レーン ６ Ｆターム(参考） 5J021 AA06 AA11 CA06 DB03 FA06 FA09 FA32 HA05 JA02
Claims (29)
- 【請求項１】 入力ラインおよび第１および第２の出力
ラインを有する第１の電力ディバイダと、 前記第１の電力ディバイダの前記第１の出力ラインに接
続された入力ラインおよび少なくとも２つの出力ライン
を有する第２の電力ディバイダと、 前記第１の電力ディバイダの前記第２の出力ラインに接
続された入力ラインおよび少なくとも２つの出力ライン
を有する第３の電力ディバイダと、 各々が、前記第２および第３の電力ディバイダの前記出
力ラインの１つに接続された４個のアレイフィードとを
有し、前記アレイフィードの各々が、 アレイフィードラインと、 前記アレイフィードラインに接続された少なくとも２つ
の放射エレメントフィードラインとを有し、 前記放射エレメントフィードラインの各々が、放射エレ
メントに給電することを特徴とするアンテナのためのフ
ィード。 - 【請求項２】 前記第２の電力ディバイダの前記出力ラ
インの１つにおける信号の位相をシフトするための位相
シフタと、 前記第３の電力ディバイダの出力ラインの１つにおける
信号の位相をシフトするための位相シフタとをさらに有
することを特徴とする請求項１記載のアンテナのための
フィード。 - 【請求項３】 前記第２の電力ディバイダの前記出力ラ
インのうちの１つにおける信号の位相をシフトするため
の位相シフタが、信号の位相をｎΔφだけシフとし、ｎ
は、アレイフィード中の放射エレメントフィードライン
の数であり、Δφは、位相シフト角であることを特徴と
する請求項２記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項４】 前記第３の電力ディバイダの出力ライン
のうちの１つにおける信号の位相をシフトするための位
相シフタが、信号の位相をｎΔφだけシフトすることを
特徴とする請求項３記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項５】 ｎが少なくとも３であることを特徴とす
る請求項４記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項６】 各アレイフィードが、前記アレイフィー
ドライン中に配置された２つのアレイ位相シフタを含
み、第１のアレイ位相シフタは、前記３個の放射エレメ
ントフィードラインのうちの第１と第２のものの間に配
置されており、第２のアレイ位相シフタは、前記第２と
第３の放射エレメントフィードラインの間に配置されて
いることを特徴とする請求項５記載のアンテナのための
フィード。 - 【請求項７】 各アレイ位相シフタが、信号の位相をΔ
φだけシフトすることを特徴とする請求項６記載のアン
テナのためのフィード。 - 【請求項８】 ｎが少なくとも３であることを特徴とす
る請求項３記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項９】 各アレイフィードは、前記アレイフィー
ドライン中に配置された２つのアレイ位相シフタを含
み、第１のアレイ位相シフタが、前記３個の放射エレメ
ントフィードラインの第１と第２のものの間に配置され
ており、第２のアレイ位相シフタが、前記第２と第３の
放射エレメントフィードライン間に配置されていること
を特徴とする請求項８記載のアンテナのためのフィー
ド。 - 【請求項１０】 各アレイ位相シフタが、信号の位相を
Δφだけシフトすることを特徴とする請求項９記載のア
ンテナのためのフィード。 - 【請求項１１】 各アレイフィードは、 少なくとも３個の放射エレメントフィードラインと、 前記アレイフィードライン中に配置された少なくとも２
つのアレイ位相シフタとを含み、第１のアレイ位相シフ
タは、前記３個の放射エレメントフィードラインのうち
の第１と第２のものの間に配置されており、第２のアレ
イ位相シフタは、前記第２と第３の放射エレメントフィ
ードライン間に配置されていることを特徴とする請求項
１記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項１２】 前記放射エレメントフィードラインの
うちの少なくとも１つが、ディレイを含むことを特徴と
する請求項１記載のアンテナのためのフィード。 - 【請求項１３】 各々が入力ラインおよび少なくとも２
つの出力ラインを有する複数のフィードモジュールと、 各々が前記フィードモジュールのうちの１つの出力ライ
ンのうちの１つに接続されている複数のアレイモジュー
ルとを有し、各アレイモジュールは、 アレイフィードラインと、 前記アレイフィードラインに接続された複数の放射エレ
メントフィードラインとを含むことを特徴とするアンテ
ナのためのモジュラーフィード。 - 【請求項１４】 前記アレイモジュールは、相互交換可
能であることを特徴とする請求項１３記載のモジュラー
フィード。 - 【請求項１５】 前記フィードモジュールは、相互交換
可能であることを特徴とする請求項１４記載のモジュラ
ーフィード。 - 【請求項１６】 各フィードモジュールは、前記出力ラ
イン中の信号の位相をシフトするために、その出力ライ
ンの１つ中に位相シフタを含むことを特徴とする請求項
１３記載のモジュラーフィード。 - 【請求項１７】 前記位相シフタは、信号の位相をｎΔ
φだけシフトし、ｎは、アレイモジュール中の放射エレ
メントフィードラインの数であり、Δφは位相シフト角
であることを特徴とする請求項１６記載のモジュラーフ
ィード。 - 【請求項１８】 前記アレイモジュールは、相互交換可
能であることを特徴とする請求項１７記載のモジュラー
フィード。 - 【請求項１９】 前記フィードモジュールは、相互交換
可能であることを特徴とする請求項１７記載のモジュラ
ーフィード。 - 【請求項２０】 ｎは、少なくとも３であることを特徴
とする請求項１７記載のモジュラーフィード。 - 【請求項２１】 各アレイモジュールは、前記アレイフ
ィードライン中に配置された２つのアレイ位相シフタを
含み、第１のアレイ位相シフタは、前記３つの放射エレ
メントフィードラインのうちの第１と第２のものとの間
に配置されており、第２のアレイ位相シフタは、前記第
２と第３の放射エレメントフィードライン間に配置され
ていることを特徴とする請求項２０記載のモジュラーフ
ィード。 - 【請求項２２】 各アレイ位相シフタは、信号の位相を
Δφだけシフトすることを特徴とする請求項２１記載の
モジュラーフィード。 - 【請求項２３】 前記アレイモジュールは、相互交換可
能であり、前記フィードモジュールは、相互交換可能で
あることを特徴とする請求項１７記載のモジュラーフィ
ード。 - 【請求項２４】 各アレイフィードは、少なくとも３つ
の放射エレメントフィードラインと、 前記アレイフィードライン中に配置された少なくとも２
つのアレイ位相シフタとを含み、第１のアレイ位相シフ
タは、前記３個の放射エレメントフィードラインのうち
の第１と第２のものとの間に配置されており、第２のア
レイ位相シフタは、前記第２と第３の放射エレメントフ
ィードライン間に配置されていることを特徴とする請求
項１３記載のモジュラーフィード。 - 【請求項２５】 前記アレイモジュールは、相互交換可
能であることを特徴とする請求項２４記載のモジュラー
フィード。 - 【請求項２６】 前記フィードモジュールは、相互交換
可能であることを特徴とする請求項２４記載のモジュラ
ーフィード。 - 【請求項２７】 前記アレイモジュールは、伝送ライン
により対応する出力ラインに接続されていることを特徴
とする請求項１３記載のモジュラーフィード。 - 【請求項２８】 前記アレイモジュールは、各々回路基
板を含むことを特徴とする請求項１３記載のモジュラー
フィード。 - 【請求項２９】 前記フィードモジュールは、各々回路
基板を含むことを特徴とする請求項１３記載のモジュラ
ーフィード。
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