JP2020502935A - マルチモードアクティブ電子走査アレイのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本願で記載されるシステム及び方法は、周波数分割複信（ＦＤＤ）動作及び時分割複信（ＴＤＤ）動作の両方を実行することができるアクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）を対象とする。ＡＥＳＡは、ＡＥＳＡをＦＤＤ動作とＴＤＤ動作との間で切り替え、ＡＥＳＡ内のアレイ要素のうちの１つ以上の機能を変更し、ＡＥＳＡの部分を異なる機能の間で交換するよう、トランシーバと１つ以上のアレイ要素との間に結合された１つ以上のスイッチング段を備えたスイッチ網を含む。スイッチ網は、ＡＥＳＡのフィード部分に配置され得る。よって、ＡＥＳＡ内のアレイ要素の夫々又は複数のアレイ要素のサブアレイの機能は、ＡＥＳＡのフィード部分で変更され得る。アレイ要素は、ＴＤＤ動作及びＦＤＤ動作のために構成され得、送信要素、受信要素又は分離要素として構成され得る。

Description

当該技術で知られているように、周波数分割複信（frequency division duplexing）（ＦＤＤ）システムは、通常、送信動作及び受信動作を同時に且つ単一のアンテナを通じて別個の周波数で実行するために狭帯域ダイプレクサ又はマルチプレクサを使用する。時分割複信（time division duplexing）（ＴＤＤ）システムは、別々の時点で同じアンテナを通じて同じ周波数で送信及び受信を交互に入れ換える。アジャイル広帯域チューナーがＦＤＤ及びＴＤＤの両方の通信プロトコル及びチャネルの広い範囲をサポートするために、別個の狭帯域フィルタ、ダイプレクサ、及びアンテナの集合が使用されなければならない。

本願で記載されるシステム及び方法は、周波数分割複信（ＦＤＤ）動作及び時分割複信（ＴＤＤ）動作の両方を実行することができるアクティブ電子走査アレイ（active electronically scanned array）（ＡＥＳＡ）を対象とする。ＡＥＳＡは、ＡＥＳＡをＦＤＤ動作とＴＤＤ動作との間で切り替え、ＡＥＳＡ内のアレイ要素のうちの１つ以上の機能を変更し、且つ／あるいは、ＡＥＳＡの部分を異なる機能の間で交換するよう、トランシーバと１つ以上のアレイ要素との間に結合された１つ以上のスイッチング段を備えたスイッチ網を含む。実施形態で、スイッチ網は、ＡＥＳＡのフィード部分に配置され得る。よって、ＡＥＳＡ内のアレイ要素の夫々又は複数のアレイ要素のサブアレイの機能は、個々のアレイ要素レベルでとは異なって、ＡＥＳＡのフィード部分で変更され得る。

例えば、アレイ要素は、ＡＥＳＡのスイッチ網内の１つ以上の結合を変更することによって送信機能、受信機能、又は分離機能を実行するよう構成され得る。アレイ要素の夫々の機能は、ＡＥＳＡの特定の適用に適応するよう変更され得る。よって、アレイ要素の夫々は、フィード部分における結合を変更することによって、同じＡＥＳＡ内で送信アレイ要素、受信アレイ要素又は分離アレイ要素として構成され得る。当然ながら、本明細書中で使用されるフィード部分は、ＡＥＳＡにおいてトランシーバとアレイ要素との間にある構成要素を指し示し得る。

スイッチ網は、１つ以上のモードスイッチング段、フィルタスイッチング段、及びクロスオーバースイッチング段を含むことができる。モードスイッチング段は、複数の無線周波数（radio frequency）（ＲＦ）スイッチを含み、ＡＥＳＡの動作のモードをＦＤＤ動作とＴＤＤ動作との間で変化させるようＡＥＳＡ内の１つ以上の信号経路を変更することができる。いくつかの実施形態で、モードスイッチング段は、フィルタスイッチング段の両側に配置され得る。フィルタスイッチング段は、ＡＥＳＡ内の信号経路を通って送信される信号にフィルタをかけるよう１つ以上のフィルタバンクを含むことができる。

クロスオーバースイッチング段は、アレイ要素の部分を異なる機能の間で交換することができる。例えば、アレイ要素は、広いビームステアリング角度にわたって分離を改善するよう送信機能と受信機能との間で交換され得る。いくつかの実施形態で、漏れ係数は、アレイ要素を異なる機能の間で交換することによって低減され得る。クロスオーバースイッチング段は、複数のＲＦスイッチを含むことができ、該複数のＲＦスイッチは、それらが、送信機能、受信機能、又は分離機能の間でアレイ要素を構成及び交換するようＡＥＳＡ内の信号経路を入れ換えることができるように、配置される。よって、ＡＥＳＡは、単一アレイ内の送信、受信及び／又は分離アレイ要素の柔軟な割り当てを提供することができる。

アレイ要素の夫々は、ユニットセルの部分であるか、又はユニットセルへ結合され得る。ユニットセルは、各々のアレイ要素で受信されるか又はそれから送信される信号の位相及び／又は振幅特性を制御するよう構成され得る。ユニットセルは、ＡＥＳＡ内の信号経路から各々のアレイ要素のフィードポート及び／又はアンテナポートを接続するか又は切り離すよう１つ以上のＲＦスイッチを含むことができる。よって、ユニットセルは、各々のアレイ要素をアクティブ要素からパッシブ要素へ及びその逆に変更し、各々のアレイ要素の機能を変化させるよう構成され得る。

いくつかの実施形態で、ＴＤＤモードにおいて、ＡＥＳＡ内のアレイ要素の夫々は、最大有能利得を供給するよう送信機能又は受信機能のために構成され得る。ＦＤＤモードにおいて、アレイ要素は、送信機能、受信機能、分離機能、又はそれらの組み合わせを実行するよう複数のサブアレイに形成され得る。サブアレイの夫々は、利得、実行輻射電力（effective isotropic radiated power）（ＥＩＲＰ）及び分離を含むアレイ性能のバランス取るよう移動又はサイズ変更され得る。いくつかの実施形態で、サブアレイ機能は、全てのビームステアリング角度にわたって分離を最大限とするようアレイの一方の側からアレイの他方の側へ入れ換えられ得る。

本願で記載されるシステム及び方法は、独立して又は他の特徴と組み合わせて以下の特徴のうちの１つ以上を含んでよい。

第１の態様で、ＡＥＳＡは、複数のアレイ要素と、該複数のアレイ要素へ結合されるスイッチ網とを有し、前記複数のアレイ要素の夫々は、ＴＤＤ動作及びＦＤＤ動作のために構成される。前記スイッチ網は、前記複数のアレイ要素のうちの１つ以上のアレイ要素をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で切り替えるよう複数の段を含む。前記スイッチ網は、第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段並びにクロスオーバースイッチング段を含む。

いくつかの実施形態で、前記スイッチ網は、前記第１モードスイッチング段と前記第２モードスイッチング段との間の信号経路上に配置されたフィルタバンクスイッチング段を有する。前記複数のアレイ要素の夫々は、送信要素、受信要素又は分離要素のうちの少なくとも１つとして動作するよう構成される。例えば、ＴＤＤモードにおいて、前記複数のアレイ要素の夫々は、送信要素又は受信要素として動作するよう構成され得る。ＦＤＤにおいて、前記複数のアレイ要素のうちの第１部分は、送信要素として動作するよう構成され得、前記複数のアレイ要素のうちの第２部分は、受信要素として動作するよう構成され得、前記複数のアレイ要素のうちの第３部分は、前記ＦＤＤモードで分離要素として動作するよう構成され得る。前記スイッチ網は、前記分離要素が前記送信要素と前記受信要素との間に配置されるように前記複数のアレイ要素へ結合され得る。

前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段は、当該ＡＥＳＡを通る少なくとも２つの信号経路上に配置された１つ以上の無線周波数（ＲＦ）スイッチを含む。前記フィルタバンクスイッチング段は、前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段における前記１つ以上のＲＦスイッチへ結合されたＦＤＤ送信フィルタバンク、ＦＤＤ受信フィルタバンク、及びＴＤＤフィルタバンクを含むことができる。前記クロスオーバースイッチング段は、当該ＡＥＳＡを通る２つの信号経路が交差するように配置された２つ以上の無線周波数（ＲＦ）スイッチを含むことができる。

前記複数のアレイ要素の夫々は、フィードポート、アンテナポート、１つ以上の振幅ユニット、１つ以上の位相ユニット、及び１つ以上の負荷ユニットを含むことができる。前記フィードポート及び前記アンテナポートは、各々のアレイ要素を分離要素に変換するよう前記１つ以上の負荷ユニットへ結合され得る。

他の態様では、ＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間でＡＥＳＡを切り替える方法が提供される。方法は、複数のアレイ要素を設けることであり、該複数のアレイ要素の夫々は、ＴＤＤ動作及び周波数分割複信ＦＤＤ動作のために構成される、ことと、前記複数のアレイ要素をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で切り替えることと、前記複数のアレイ要素のうちの１つ以上を、前記ＴＤＤモード又は前記ＦＤＤモードへの切り替えに応答して、送信要素、受信要素又は分離要素のうちの少なくとも１つへ変換することとを有する。

前記ＴＤＤモードと前記ＦＤＤモードとの間で前記複数のアレイ要素を切り替えるよう複数の段を備えたスイッチ網が設けられ得る。該スイッチ網は、第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段、クロスオーバースイッチング段、並びにフィルタバンクスイッチング段を含むことができる。

方法は、ＴＤＤモードで送信要素又は受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素の夫々を変換することを更に有することができる。ＦＤＤモードにおいて、方法は、送信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第１部分と、受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第２部分と、分離要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第３部分とを変換することを更に有することができる。前記複数のアレイ要素は、前記分離要素が前記送信要素と前記受信要素との間に配置されるように変換され得る。

いくつかの実施形態で、前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段の中の結合は、前記複数のアレイ要素をＴＤＤ動作からＦＤＤ動作へ及びＦＤＤ動作からＴＤＤ動作へ変化させるよう変更され得る。結合は、前記複数のアレイ要素の中の第１グループを送信要素から受信要素へ変換し、前記複数のアレイ要素の中の第２グループを受信要素から送信要素へ変換するよう前記クロスオーバースイッチング段の中で変更され得る。

前記複数のアレイ要素の夫々は、フィードポート、アンテナポート、１つ以上の振幅ユニット、１つ以上の位相ユニット、及び１つ以上の負荷ユニットを有する。方法は、各々のアレイ要素を前記分離要素に変換するよう前記フィードポート及び前記アンテナポートを前記１つ以上の負荷ユニットへ結合することを更に有することができる。

当然ながら、本明細書で記載される異なる実施形態の要素は、具体的に上述されていない他の実施形態を形成するよう組み合わされてよい。単一の実施形態との関連で記載される様々な要素も、別々に又は適切な組み合わせで提供されてよい。本明細書で具体的に記載されていない他の実施形態も、続く特許請求の範囲の適用範囲内にある。

上記の特徴は、図面の次の説明からより十分に理解され得る。

アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）の回路のブロック図である。 アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）の第２実施形態の回路のブロック図である。 図１のＡＥＳＡのスイッチ網のフィルタスイッチング段並びに第１及び第２モードスイッチング段のブロック図である。 ＡＥＳＡ内で異なるサイズを有しているアレイ要素のサブアレイのブロック図である。 複数のフィルタを有している図１のＡＥＳＡのフィルタスイッチング段のブロック図である。 図１のＡＥＳＡのスイッチ網のクロスオーバースイッチング段のブロック図である。 アレイ要素のサブアレイがＡＥＳＡ内で交換されることを説明するブロック図である。 図１のＡＥＳＡにおけるアレイ要素のユニットセルの第１実施形態のブロック図である。 図１のＡＥＳＡにおけるアレイ要素のユニットセルの第２実施形態のブロック図である。 図１のＡＥＳＡにおけるアレイ要素のユニットセルの第３実施形態のブロック図である。 時分割複信（ＴＤＤ）と周波数分割複信（ＦＤＤ）との間でＡＥＳＡを切り替える方法のフロー図である。

上記の概念及び特徴は、図面の以下の記載からより十分に理解され得る。図面は、開示されている技術を説明及び理解するのを助ける。全ての可能な実施形態を説明及び記載することはしばしば非現実的又は不可能であるから、与えられている図は、１つ以上の実例となる実施形態を表す。然るに、図は、本明細書で記載されている概念、システム及び技術を制限するよう意図されない。図中の同じ番号は、同じ要素を表す。

これより図１を参照すると、アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）１００は、広い帯域幅にわたってＡＥＳＡを時分割複信（ＴＤＤ）動作と周波数分割複信（ＦＤＤ）動作との間で切り替えるよう、トランシーバ１１０と複数のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎとの間に結合された複数のスイッチング段を備えたスイッチ網１０４を含む。例えば、いくつかの実施形態で、ＡＥＳＡは、複数のオクターブにわたってＴＤＤ動作とＦＤＤ動作との間で切り替わることができる。いくつかの実施形態で、トランシーバ１１０とアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎとの間にある構成要素は、本明細書ではフィード部分と呼ばれ得る。

図１に表されているように、トランシーバ１１０は１つ以上の増幅器１１２、１１４へ結合されている。いくつかの実施形態で、第１増幅器１１２は、送信動作のために構成され得、第２増幅器１１４は、受信動作のために構成され得る。当然ながら、いくつかの実施形態では、ＡＥＳＡ１００は増幅器１１２、１１４を含まないことがある。他の実施形態では、ＡＥＳＡ１００は、トランシーバ１１０と第１モードスイッチング段１２０との間に結合された単一の増幅器を含んでよい。

増幅器１１２、１１４は、第１モードスイッチング段１２０における少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）スイッチ１２２、１２４へ結合されている。第１増幅器１１２は第１ＲＦスイッチ１２２へ結合されており、第２増幅器１１４は第２ＲＦスイッチ１２４へ結合されている。第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４は、図２に関して更に詳細に説明されるように、ＡＥＳＡ１００をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で及びその逆に切り替えるために、モードスイッチング配置の第１部分を（第２モードスイッチング段１４０とともに）形成するよう構成され得る。

第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４は、フィルタスイッチング段１３０における複数のフィルタ１３４、１３５、１３６のうちの１つ又は第３ＲＦスイッチ１３２へ結合され得る。例えば、ＴＤＤモードで、第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４の夫々は、第３ＲＦスイッチ１３２へ結合され得る。第３ＲＦスイッチ１３２は、第３フィルタ１３５、すなわち、複数のフィルタのうちの１つへ結合され得る。第３フィルタ１３５は、ＴＤＤモードのために信号にフィルタをかけるよう構成され得る。第３フィルタ１３５は、送信動作の場合に、第３フィルタ１３５からの出力を２つ以上の信号に分割してそれら２つ以上の信号を第２モードスイッチング段１４０におけるＲＦスイッチ１４２、１４４へ供給するよう構成されたスプリッタ−コンバイナ回路１３８へ結合され得る。代替的に、受信動作の場合に、スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、第２モードスイッチング段１４０からの信号を結合し、それらを第３フィルタ１３５へ供給するよう構成され得る。

ＦＤＤモードで、第１ＲＦスイッチ１２２は、第１フィルタ１３４へ結合され得、第２ＲＦスイッチ１２４は、第２フィルタ１３６へ結合され得る。実施形態において、第１フィルタ１３４は、送信フィルタであるよう構成され得、第２フィルタ１３６は、受信フィルタであるよう構成され得る。例えば、ＦＤＤモードで、第１ＲＦスイッチ１２２は、第１フィルタ１３４を通る送信機能のための信号経路を確立することができ、第２ＲＦスイッチ１２４は、第２フィルタ１３６を通る受信機能のための信号経路を確立することができる。当然ながら、いくつかの実施形態で、送信経路及び受信経路は、図２に関して更に詳細に説明されるように、クロスオーバースイッチング段１５０及び／又はスプリッタ−コンバイナ段１６０の配置に少なくとも部分的に基づき、交換され得る。

依然としてＦＤＤモードを参照すると、第１フィルタ１３４及び第２フィルタ１３６は、第２モードスイッチング段１４０におけるＲＦスイッチ１４２、１４４へ結合され得る。例えば、第１フィルタ１３４は、第４ＲＦスイッチ１４２へ結合され得、第２フィルタ１３６は第５ＲＦスイッチ１４４へ結合され得る。上述されたように、スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、ＴＤＤモードにおいて第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４の両方へ結合され得る。

ＴＤＤ及びＦＤＤの両モードで、第２モードスイッチング段１４０は、クロスオーバースイッチング段１５０へ結合されている。例えば、第４ＲＦスイッチ１４２は第６ＲＦスイッチ１５２へ結合されており、第５ＲＦスイッチ１４４は第７ＲＦスイッチ１５４へ結合されている。

クロスオーバースイッチング段１５０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎのうちの一部を１つの機能から他の機能へ交換し、よって、ＡＥＳＡ１００内の１つ以上の信号経路を１つの機能から第２の異なる機能へ入れ換えるよう構成され得る。例えば、クロスオーバースイッチング段１５０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎのうちの第１部分を、送信機能を実行することから受信機能へ交換し、且つ／あるいは、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎのうちの第２の異なる部分を受信機能から送信機能へ交換するよう構成され得る。クロスオーバースイッチング段１５０は、ＡＥＳＡ１００内の１つ以上の信号経路を入れ換えるよう複数のＲＦスイッチ１５２、１５４、１５６、１５８を含む。

クロスオーバースイッチング段１５０において、第６ＲＦスイッチ１５２は、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８へ結合されている。第７ＲＦスイッチ１５４は、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８へ結合されている。いくつかの実施形態で、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８は、ＡＥＳＡ１００内の別々の信号経路上に配置され得る。よって、第６ＲＦスイッチ１５２及び第７ＲＦスイッチ１５４は、ＡＥＳＡ１００内で受信及び／又は送信される信号の経路を変更するよう第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８の夫々から受信し及び／又は夫々へ送信することができる。クロスオーバースイッチング段１５０は、図３に関して以下で更に詳細に記載される。

クロスオーバースイッチング段１５０は、スプリッタ−コンバイナ段１６０へ結合されている。スプリッタ−コンバイナ段１６０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎによって送信される及び／又はアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎで受信された信号を分割及び／又は結合するよう１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６２、１６４、１６８ａ〜１６８ｎを含むことができる。

例えば、第８ＲＦスイッチ１５６は、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２へ結合されており、第９ＲＦスイッチ１５８は、第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４へ結合されている。第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２は、送信動作の場合に、第８ＲＦスイッチ１５６からの出力を２つ以上の信号に分割して、それら２つの信号を１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎへ供給するよう構成され得る。代替的に、受信動作のために、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２は、１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎから受信された信号を結合して、信号を第８ＲＦスイッチ１５６へ供給するよう構成され得る。

第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４は、送信動作の場合に、第９ＲＦスイッチ１５８からの出力を２つ以上の信号に分割して、それら２つ以上の信号を１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎへ供給するよう構成され得る。代替的に、受信動作の場合に、第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４は、１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎから受信された信号を結合して、信号を第９ＲＦスイッチ１５８へ供給するよう構成され得る。

送信動作の場合に、スプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎは、信号を２つ以上の信号に分割して、それら２つ以上の信号をアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの１つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎへ供給することができる。受信動作の場合に、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２及び第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４の夫々は、１つ以上のスプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎから信号を受信することができる。スプリッタ−コンバイナ回路１６８ａ〜１６８ｎは、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの１つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎから受信された信号を結合して、それらを第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２及び第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４へ供給することができる。

アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、１つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎに編成され得る。図１は、４つのサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎに編成されたアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを表すが、当然ながら、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、ＡＥＳＡ１００の特定の適用に少なくとも部分的に基づき、いくつのサブアレイ（例えば、２つ以上のサブアレイ）にも編成され得る。

例えば、ＡＥＳＡ１００は２つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎを含んでよい。いくつかの実施形態で、ＡＥＳＡ１００は２つのサブアレイを含んでよい。他の実施形態では、ＡＥＳＡ１００は２つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎを含んでよい。夫々のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎは、１つ以上のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを含んでよい。いくつかの実施形態で、夫々のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎは、２つ以上のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを含んでよい。一実施形態では、夫々のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎは、単一のアレイ要素１８０を含んでよい。いくつかの実施形態で、夫々のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎは、同数のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを含んでよい。他の実施形態では、異なるサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎは、異なる数のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを含んでよい。

いくつかの実施形態で、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、複数のアクティブ要素（例えば、放射アンテナ要素）又はアクティブ要素のグループを含んでよい。他の実施形態では、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、複数のパッシブ要素又はパッシブ要素のグループを含んでよい。更なる他の実施形態では、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、アクティブ要素とパッシブ要素との組み合わせ、又はアクティブ要素とパッシブ要素との組み合わせを有している要素のグループを含んでよい。

当然ながら、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎ及びよって、ＡＥＳＡ１００は、複数の偏波（polarizations）のために構成され得る。例えば、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎ及びよって、ＡＥＳＡ１００は、垂直及び／又は水平偏波のために構成され得る。いくつかの実施形態で、スイッチ網１０４は、ＡＥＳＡ１００の偏波を変化させるよう構成され得る。例えば、いくつかの実施形態で、ＡＥＳＡ１００の要素は、スイッチ網１０４内の結合に少なくとも部分的に基づき第１偏波又は第２の異なる偏波（例えば、水平偏波、垂直偏波）のために構成され得る。他の実施形態では、ＡＥＳＡ１００は、複数の偏波を有して同時に動作するよう複製されてよい。

当然ながら、ＡＥＳＡ１００の構成要素間の結合の夫々は、出力及び／又は入力として構成され得る。例えば、動作のモード（例えば、送信モード、受信モード）に応じて、結合の夫々は、ＡＥＳＡ１００における他の構成要素に対して信号を受信又は信号を送信するよう構成され得る。

いくつかの実施形態で、ＡＥＳＡ１００は、クロスオーバースイッチング段１５０を含まなくてもよい。例えば、一時的に図１Ａを参照すると、ＡＥＳＡ１００’は、第１増幅器１１２’及び第２増幅器１１４’へ結合されたトランシーバ１１０’を含む。第１増幅器１１２’及び第２増幅器１１４’は、第１モードスイッチング段１２０’へ結合され得、第１モードスイッチング段１２０’は、フィルタスイッチング段１３０’へ結合され得、フィルタスイッチング段１３０’は、第２モードスイッチング段１４０’へ結合され得、第２モードスイッチング段１４０’は、スプリッタ−コンバイナ段１６０’へ結合され得、スプリッタ−コンバイナ段１６０’は、アレイ要素１８０ａ’〜１８０ｎ’へ結合され得る。第１モードスイッチング段１２０’、フィルタスイッチング段１３０’、第２モードスイッチング段１４０’、及びスプリッタ−コンバイナ段１６０’の夫々は、図１のＡＥＳＡ１００の第１モードスイッチング段１２０、フィルタスイッチング段１３０、第２モードスイッチング段１４０、及びスプリッタ−コンバイナ段１６０と同じか又は実質的に同様であることができる。

これより図２乃至４を参照すると、ＡＥＳＡ１００のスイッチング段の夫々が更に詳細に説明され、よって、同じ要素は、図１に関して上述された同じ参照符号を有して設けられる。

これより図２を参照すると、フィルタスイッチング段１３０並びに第１モードスイッチング段１２０及び第２モードスイッチング段１４０は、ＡＥＳＡ１００をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で及びその逆に切り替え、よって、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎをＴＤＤ動作とＦＤＤ動作との間で切り替えるよう構成され得る。いくつかの実施形態で、フィルタスイッチング段１３０並びに第１モードスイッチング段１２０及び第２モードスイッチング段１４０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを送信機能と受信機能との間で及びその逆に切り替えるよう構成され得る。

ＴＤＤモードで、フィルタスイッチング段１３０並びに第１モードスイッチング段１２０及び第２モードスイッチング段１４０は、ＡＥＳＡ１００を送信機能と受信機能との間で切り替え、よって、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを送信機能及び受信機能との間で及びその逆に切り替えるよう構成され得る。例えば、ＴＤＤモードで、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの夫々は、ＴＤＤ動作のために構成され得る。しかし、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、特定の期間に応じて送信及び／又は受信機能を実行することの間で切り替えられ得る。例えば、第１期間では、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、ＴＤＤモードにおける送信機能のために送信アレイ要素として構成され得、第２の異なる期間では、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎは、受信機能のために受信アレイ要素として構成され得る。よって、実施形態において、ＴＤＤモードでは、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎのアレイ全体が、送信又は受信機能のために使用され得る。

ＦＤＤモードで、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎのサブアレイは、送信アレイ要素、受信アレイ要素、又は分離アレイ要素として構成され得る。フィルタスイッチング段１３０並びに第１モードスイッチング段１２０及び第２モードスイッチング段１４０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの部分（例えば、サブアレイ）が異なる機能のために構成されるように結合され得る。よって、ＦＤＤモードで、ＡＥＳＡ１００は、送信、受信及び／又は分離機能を同時に実行することができる。

例えば、一時的に図２Ａを参照すると、第１サブアレイ２１０は、送信アレイ要素として構成され得、第２サブアレイ２２０は、分離アレイ要素として構成され得、第３サブアレイ２３０は、受信アレイ要素として構成され得る。

アレイサイズ及びよって、サブアレイ２１０、２２０、２３０の夫々におけるアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの数は、ＡＥＳＡ１００の特定の適用に少なくとも部分的に基づき選択され、形成され、且つ／あるいは、サイズ変更され得る。例えば、サブアレイ２１０、２２０、２３０の夫々は、同じサイズであって、同数のアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを有してよい。いくつかの実施形態で、送信アレイ要素を有しているサブアレイ２１０は、ビーム送信特性を最適化するよう、サブアレイ２２０又はサブアレイ２３０よりも大きくなり得る。他の実施形態では、受信アレイ要素を有しているサブアレイ２３０は、受信特性を最適化するよう、サブアレイ２１０及び／又はサブアレイ２２０よりも大きくなり得る。更なる他の実施形態では、分離アレイ要素を有しているサブアレイ２２０は、サブアレイ２１０又はサブアレイ２３０よりも大きくなり得る。例えば、サブアレイ２２０は、送信アレイ要素と受信アレイ要素との間の分離を増大又は低減するよう変更され得る。

図２に戻ると、第１モードスイッチング段１２０は、第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４を含む。第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４の夫々は、マルチウェイスイッチを含むことができる。例えば、図２の実例となる実施形態では、第１ＲＦスイッチ１２２及び第２ＲＦスイッチ１２４の夫々は、ＡＥＳＡ１００の動作のモード（例えば、ＦＤＤ、ＴＤＤ）に応じて第１端子が第２又は第３端子のいずれか一方へ結合することができるように３つの端子を有している単極双投（single pole, two throw）（ＳＰ２Ｔ）スイッチを含むことができる。

例えば、第１ＲＦスイッチ１２２は、第２端子１２２ｂがＦＤＤモードの間、第１端子１２２ａを第１フィルタバンク１３４へ結合することができ、且つ、第３端子１２２ｃがＴＤＤモードの間、第１端子１２２ａを第３ＲＦスイッチ１３２の第２端子１３２ｂへ結合することができるように、３つの端子を含むことができる。

第２ＲＦスイッチ１２４は、第２端子１２４ｂがＴＤＤモードの間、第１端子１２４ａを第３ＲＦスイッチ１３２の第３端子１３２ｃ第１フィルタバンク１３４へ結合することができ、且つ、第３端子１２４ｃがＦＤＤモードの間、第１端子１２４ａを第２フィルタバンク１３６へ結合することができるように、３つの端子を含むことができる。

第３ＲＦスイッチ１３２は、ＴＤＤモードの間にアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの所望の機能（例えば、送信、受信）に応じて第１端子１３２ａが第２端子１３２ｂ又は第３端子１３２ｃのいずれか一方へ結合することができるように３つの端子を有しているスリーウェイスイッチ（例えば、単極双投（ＳＰ２Ｔ）スイッチ）であることができる。例えば、第３ＲＦスイッチ１３２は、ＴＤＤモードの間、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを送信機能と受信機能との間で移行するようＡＥＳＡ１００内の信号経路を入れ換えることができる。いくつかの実施形態で、第１端子１３２ａは、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを送信機能のために構成するよう第２端子１３２ｂを第３フィルタ１３５へ結合することができる。アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎを受信機能のために構成するよう、第１端子１３２ａは、第３端子１３２ｃを第３フィルタ１３５へ結合することができる。

第３フィルタ１３５は、スプリッタ−コンバイナ回路１３８へ結合され得る。スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、送信動作の場合に、第３フィルタ１３５からの出力を２つ以上の信号に分割して、それら２つ以上の信号を第２モードスイッチング段１４０におけるＲＦスイッチ１４２、１４４へ供給するよう構成され得る。代替的に、受信動作の場合に、スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、第２モードスイッチング段１４０からの信号を結合してそれらを第３フィルタ１３５へ供給するよう構成され得る。

第３フィルタ１３５は、動作のモードに基づき信号を受信又は送信するようスプリッタ−コンバイナ回路１３８へ結合されている。例えば、ＴＤＤモードにおいて、送信動作の場合に、第３フィルタ１３５は、トランシーバ１１０から（第１モードスイッチング段１２０を介して）受信された信号をスプリッタ−コンバイナ回路１３８へ送ることができる。スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、トランシーバ１１０からの信号を第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４の両方へ供給することができる。受信動作の場合に、スプリッタ−コンバイナ回路１３８は、第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４の一方又は両方から信号を受け、それらを第３フィルタ１３５へ送ることができる。

第２モードスイッチング段１４０は、フィルタスイッチング段１３０へ結合されている。第２モードスイッチング段１４０は、第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４を含む。第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４は、単極双投（ＳＰ２Ｔ）スイッチのようなマルチウェイスイッチを含むことができる。例えば、図２の実例となる実施形態では、第４ＲＦスイッチ１４２及び第５ＲＦスイッチ１４４の夫々は、ＡＥＳＡ１００の動作のモード（例えば、ＴＤＤ、ＦＤＤ）に応じて第１端子が第２又は第３端子のいずれか一方をクロスオーバースイッチング段１５０における他のＲＦスイッチへ結合することができるように３つの端子を有しているスリーウェイスイッチを含むことができる。

例えば、第４ＲＦスイッチ１４２は、第１端子１４２ａがＦＤＤモードの間、第２端子１４２ｂを第６ＲＦスイッチ１５２の第１端子１５２ａへ結合することができ、且つ、第１端子１４２ａがＴＤＤモードの間、第３端子１４２ｃを第６ＲＦスイッチ１５２の第１端子１５２ａへ結合することができるように、３つの端子を含むことができる。

第５ＲＦスイッチ１４４は、第１端子１４４ａがＴＤＤモードの間、第２端子１４４ｂを第７ＲＦスイッチ１５４の第１端子１５４ａへ結合することができ、且つ、第１端子１４４ａがＦＤＤモードの間、第３端子１４４ｃを第７ＲＦスイッチ１５４の第１端子１５４ａへ結合することができるように、３つの端子を含むことができる。

当然ながら、いくつかの実施形態で、フィルタ１３４、１３５、及び／又は１３６は、複数のフィルタから夫々構成されてよい。例えば、一時的に図２Ｂを参照すると、いくつかの実施形態で、フィルタ１３０’は、２つのＲＦスイッチ１３３、１３９の間に配置された複数のフィルタ１３７ａ〜１３７ｎ（例えば、フィルタのバンク）を含んでよい。例えば、フィルタ１３７ａ〜１３７ｎは、ＲＦスイッチ１３３、１３９と並列に配置されたフィルタのバンクを含んでよい。ＲＦスイッチ１３３、１３９は、単極多投（single pole, multi-throw）（ＳＰＭＴ）スイッチのようなマルチウェイスイッチを含むことができる。ＲＦスイッチ１３３、１３９の夫々は、各々のＲＦスイッチをフィルタ１３７ａ〜１３７ｎの中の少なくとも１つのフィルタへ結合するよう複数の他の端子（Ｎ個の端子）の中の１つへ結合することができる第１端子を含むことができる。いくつかの実施形態で、フィルタ１３７ａ〜１３７ｎは、１つ以上のチューナブルフィルタを含んでよい。

これより図３を参照すると、クロスオーバースイッチング段１５０は、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの１つ以上のサブアレイを送信及び／又は受信動作の間で切り替えるよう複数のＲＦスイッチを含む。サブアレイは、結合を低減し且つ漏れ係数を低減するよう異なる機能の間で交換され得る。いくつかの実施形態で、クロスオーバースイッチング段１５０は、より高い柔軟性を提供し、分離が全てのビームステアリング角度にわたって最適化されることを可能にすることができる。

例えば、一時的に図３Ａを参照すると、第１ＡＥＳＡ構成３０２は、送信アレイ要素を有する第１サブアレイ３１０、分離アレイ要素を有する第２サブアレイ３２０、及び受信アレイ要素を有する第３サブアレイ３３０を含むことができる。実施形態において、クロスオーバースイッチング段１５０におけるＲＦスイッチのうちの１つ以上における結合配置は、第２ＡＥＳＡ構成３０４を形成するよう第１サブアレイ３１０及び第３サブアレイ３３０を交換するよう変更され得る。例えば、各々のＡＥＳＡによって生成されるビームが一方の側から他方の側へ向かうとき、サブアレイ３１０、３２０、３３０は、送信アレイ要素と受信アレイ要素との間の分離を改善するよう、及び／又は大きいビームステアリング角度で起こり得る漏れ係数を低減するよう交換されてよい。

いくつかの実施形態で、サブアレイ３１０、３２０、３３０の部分は、各々のサブアレイをサイズ変更するよう交換されてよい。例えば、サブアレイ３２０の一部は、サブアレイ３２０のサイズを小さくするようサブアレイ３２０及び／又はサブアレイ３３０に交換されてよい。他の実施形態では、サブアレイ３１０及び／又はサブアレイ３３０の一部は、サブアレイ３２０のサイズを大きくするようサブアレイ３２０に交換されてよい。いくつかの実施形態で、サブアレイは、各々のＡＥＳＡのアクティブ動作中に交換され得る。

図３に戻ると、クロスオーバースイッチング段１５０は、第６ＲＦスイッチ１５２、第７ＲＦスイッチ１５４、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８を含む。ＲＦスイッチ１５２、１５４、１５６、１５８の夫々は、マルチウェイスイッチを含むことができる。例えば、図３の実例となる実施形態で、ＲＦスイッチ１５２、１５４、１５６、１５８の夫々は、単極双投（ＳＰ２Ｔ）スイッチのような、３つの端子を有しているスリーウェイスイッチを含むことができる。ＲＦスイッチ１５２、１５４、１５６、１５８の夫々の端子は、信号経路がそれらの間で交差するように結合され得る。

例えば、第６ＲＦスイッチ１５２は３つの端子を含む。いくつかの実施形態で、端子は、第１端子１５２ａが第２モードスイッチング段１４０における第４ＲＦスイッチ１４２へ結合され、第２端子１５２ｂが第８ＲＦスイッチ１５６へ結合され、第３端子１５２ｃが第９ＲＦスイッチ１５８へ結合されるように、結合され得る。第６ＲＦスイッチ１５２は、第１端子１５２ａの位置に応じて、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの１つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎを送信動作と受信動作との間で入れ換えるために第８ＲＦスイッチ１５６との接続と第９ＲＦスイッチ１５８との接続との間を交換するよう構成され得る。例えば、第１端子１５２ａが第２端子１５２ｂへ結合されるとき、第６ＲＦスイッチ１５２は、信号を送信又は受信するよう第８ＲＦスイッチ１５６へ結合される。第１端子１５２ａが第３端子１５２ｃへ結合されるとき、第６ＲＦスイッチ１５２は、信号を送信又は受信するよう第９ＲＦスイッチ１５８へ結合される。よって、第１端子１５２ａが第２端子１５２ｂ又は第３端子１５２ｃのどちらに結合されるかに応じて、第６ＲＦスイッチ１５２は、第８ＲＦスイッチ１５６又は第９ＲＦスイッチ１５８のいずれか一方から信号を送信又は受信するよう構成され得る。

第７ＲＦスイッチ１５４は３つの端子を含む。いくつかの実施形態で、端子は、第１端子１５４ａが第２モードスイッチング段１４０における第５ＲＦスイッチ１４４へ結合され、第２端子１５４ｂが第８ＲＦスイッチ１５６へ結合され、第３端子１５４ｃが第９ＲＦスイッチ１５８へ結合されるように、結合され得る。第７ＲＦスイッチ１５４は、第１端子１５４ａの位置に応じて、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの１つ以上のサブアレイ１７２ａ〜１７２ｎを送信動作と受信動作との間で入れ換えるために第８ＲＦスイッチ１５６との接続と第９ＲＦスイッチ１５８との接続との間を交換するよう構成され得る。例えば、第１端子１５４ａが第２端子１５４ｂへ結合されるとき、第７ＲＦスイッチ１５４は、信号を送信又は受信するよう第８ＲＦスイッチ１５６へ結合される。第１端子１５４ａが第３端子１５４ｃへ結合されるとき、第７ＲＦスイッチ１５４は、信号を送信又は受信するよう第９ＲＦスイッチ１５８へ結合される。よって、第１端子１５４ａが第２端子１５４ｂ又は第３端子１５４ｃのどちらに結合されるかに応じて、第７ＲＦスイッチ１５４は、第８ＲＦスイッチ１５６又は第９ＲＦスイッチ１５８のいずれか一方から信号を送信又は受信するよう構成され得る。

第８ＲＦスイッチ１５６は、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２へ結合され、第９ＲＦスイッチ１５８は、第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４へ結合される。送信動作の場合に、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８は、信号を夫々、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２及び第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４へ送信することができる。受信動作の場合に、第８ＲＦスイッチ１５６及び第９ＲＦスイッチ１５８は、信号を夫々、第２スプリッタ−コンバイナ回路１６２及び第３スプリッタ−コンバイナ回路１６４から受信することができる。

これより図４を参照すると、アレイ要素４８０は、ユニットセル４００の部分であることができる。ユニットセル４００は、減衰器４２０へ結合されたフィードポート４１５と、フェーザー４３０へ結合された減衰器４２０と、アンテナポート４３５へ結合されたフェーザー４３０と、アレイ要素４８０へ結合されたアンテナポート４３５とを有する信号経路４０２を含むことができる。当然ながら、アレイ要素４８０は、図１〜３に関して上述されたアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎと同じか又は実質的に同様であってよい。よって、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの夫々は、以下で記載されるように、同じ機能を実行するよう、ユニットセル４００のようなユニットセルへ結合されるか、又はそれを含んでよい。

フィードポート４１５及びアンテナポート４３５は、動作を制御するよう、及び／又は各々のアンテナ要素４８０の機能を送信動作、受信動作若しくは分離動作の間で変更するよう構成要素を含むことができる。例えば、図４の実例となる実施形態では、フィードポート４１５は、減衰器４２０及び第１負荷４１２へ結合されたＲＦスイッチ４１０（以降、第１０ＲＦスイッチ４１０）を含み、アンテナポート４３５は、第２負荷４４２及びアレイ要素４８０へ結合されたＲＦスイッチ４４０（以降、第１１ＲＦスイッチ４４０）を含む。

フィードポート４１５の第１０ＲＦスイッチ４１０及びアンテナポート４３５の第１１ＲＦスイッチ４４０は夫々、信号経路４０２へ結合されているアレイ要素４８０の機能を送信又は受信機能を分離機能へ変更するよう構成され得る。実施形態において、分離では、各々のアレイ要素４８０は、パッシブ要素として構成され、よって、送信又は受信機能のいずれも実行することができない。第１０ＲＦスイッチ４１０及び第１１ＲＦスイッチ４４０は、フィード部分及び／又はアレイ要素４８０を夫々信号経路４０２から切り離して、フィード部分及び／又はアレイ要素４８０を有効に分離することができる。よって、フィード部分及び／又はアレイ要素４８０で受信される信号は、第１負荷４１２又は第２負荷４４２へ供給され、信号経路４０２へは供給されない。

例えば、第１０ＲＦスイッチ４１０及び第１１ＲＦスイッチ４４０は、複数の端子を有しているマルチウェイスイッチを含むことができる。実施形態において、第１０ＲＦスイッチ４１０及び第１１ＲＦスイッチ４４０における端子の配置に基づき、ユニットセル４００のフィード部分及び／又はアレイ要素４８０は、信号経路４０２へ結合されるか、又は信号経路４０２から切り離され得る。

図４の実例となる実施形態では、第１０ＲＦスイッチ４１０及び第１１ＲＦスイッチ４４０は、単極双投（ＳＰ２Ｔ）スイッチのような、３つの端子を有しているスリーウェイスイッチを含むことができる。第１０ＲＦスイッチ４１０の第１端子は、フィードを信号経路４１０へ結合するようスプリッタ／コンバイナ回路（例えば、図１のコンバイナ回路１６８）へ結合され得る。第１０ＲＦスイッチ４１０の第１端子は、送信動作の場合に、スプリッタ／コンバイナ回路から信号を受信し、あるいは、受信動作の場合に、スプリッタ／コンバイナ回路へ信号を送信することができる。第１端子は、アレイ要素４８０の機能を変更するよう第２端子との接続と第３端子との接続との間を切り替えられ得る。送信又は受信機能のために、第１端子は、フィードポート４１５を信号経路４０２へ結合するよう第２端子へ結合され得る。分離機能のために、第１端子は、フィードポート４１５を信号経路４０２から切り離すよう第１負荷４１２へ結合され得る。

第１１ＲＦスイッチ４４０の第１端子は、受信動作の場合に信号をフェーザー４３０へ送信するよう、あるいは、送信動作の場合に信号をフェーザー４３０から受信するようフェーザー４３０へ結合され得る。第１端子は、アレイ要素４８０の機能を変更するよう第２端子との接続と第３端子との接続との間を切り替えられ得る。送信又は受信機能のために、第１端子は、アンテナポート４３５を信号経路４０２へ結合するよう第２端子へ結合され得る。分離機能のために、第１端子は、アンテナポート４３５を信号経路４０２から切り離すよう第２負荷４４２へ結合され得る。

よって、第１０ＲＦスイッチ４１０及び第１１ＲＦスイッチ４４０の夫々の第１端子は、アレイ要素４８０をアレイ要素のサブアレイ内の分離セルとして構成するよう負荷４１２、４２２へ結合され得る。実施形態において、フィードポート４１５又はアンテナポート４３５の少なくとも１つは、アレイ要素４８０を分離セルとして構成するよう第１又は第２負荷４１２、４４２へ結合されてよい。いくつかの実施形態で、フィードポート４１５及びアンテナポート４３５の両方が、アレイ要素４８０を分離セルとして構成するよう第１負荷４１２及び第２負荷４４２へ結合され得る。いくつかの実施形態で、分離機能は、送信機能のために構成されたアレイ要素と、受信機能のために構成されたアレイ要素との間の分離を増大させるために使用され得る。

減衰器４２０及びフェーザー４３０は、アレイ要素４８０で受信又は送信される信号の特性を変更するようフィードポート４１５とアンテナポート４３５との間の信号経路４０２上に配置され得る。例えば、減衰器４２０は、信号経路４０２を通って伝送される信号の振幅又は電力を変更又は別なふうに低減するよう構成され得る。減衰器４２０は、如何なる既知の減衰器デバイスも含むことができる。いくつかの実施形態で、減衰器４２０は、１つ以上の抵抗素子を含むことができる。フェーザー４３０は、信号経路４０２を通って伝送される信号の位相特性を変更するよう構成され得る。フェーザー４３０は、如何なる既知の位相シフト又は時間遅延デバイスも含むことができる。いくつかの実施形態で、フェーザー４３０は、アレイ要素４８０によって送信される局所キャリア信号を変調するために減衰器４２０とともに使用され得る。

第１負荷４１２及び第２負荷４４２は、終端接続又は終端負荷接続（例えば、５０Ω負荷）を含んでよい。よって、第１負荷４１２及び第２負荷４４２は、終端を提供し、アレイ要素４８０を分離アレイ要素として構成し得る。実施形態において、各々のアレイ要素４８０が第１負荷４１２及び第２負荷４４２へ結合されるとき、アレイ要素はパッシブ要素として構成され得る。

当然ながら、ユニットセル４００は、送信機能と受信機能との間を切り替えるよう送信及び／又は若しくは受信利得段並びに／又は１つ以上のＲＦスイッチを含むことができる。例えば、図４Ａ及び４Ｂは、ユニットセル４００を実装する異なる実施形態を表す。例えば、図４Ａはユニットセル４００’を提供し、図４Ｂはユニットセル４００”を提供する。ユニットセル４００’、４００”の夫々は、図４のユニットセル４００と同様の要素を含むことができる。よって、同様の参照符号を有しているユニットセル４００’、４００”内の要素（例えば、アンテナポート４３５、４３５’、４３５”）は、図４に関して記載されているユニットセル４００の関連する要素と同じであるか又は実質的に同様であり、同じか又は同様の機能を実行し得る。

これより図４Ａを参照すると、アレイ要素４８０’がユニットセル４００’へ結合されている。ユニットセル４００’は、減衰器４２０’へ結合されたフィードポート４１５’を有する信号経路４０２’を含む。フィードポート４１５’は、信号経路４０２’へ結合された第１端子と、減衰器４２０’へ結合された第２端子と、負荷４１２’へ結合された第３端子とを有するＲＦスイッチ４１０’を含むことができる。減衰器４２０’はフェーザー４３０’へ結合されており、フェーザー４３０’はＲＦスイッチ４５０’の第１端子へ結合されている。ＲＦスイッチ４５０’の第２端子は、第１増幅器４５２’の入力部へ結合され得、ＲＦスイッチ４５０’の第３端子は、第２増幅器４５４’の出力部へ結合され得る。第１増幅器４５２’の出力部は、ＲＦスイッチ４５６’の第２端子へ結合され得、第２増幅器４５４’の入力部は、ＲＦスイッチ４５６’の第３端子へ結合され得る。ＲＦスイッチ４５６’の第１端子は、アンテナポート４３５’へ結合され得、アンテナポート４３５’はアレイ要素４８０’へ結合されている。アンテナポート４３５’は、ＲＦスイッチ４５６’の第１端子へ結合された第２端子と、負荷４４２’へ結合された第３端子と、アレイ要素４８０’へ結合された第１端子とを有するＲＦスイッチ４４０’を含む。

当然ながら、アレイ要素４８０’は、図１〜３に関して上述されたアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎと同じであるか又は実質的に同様であってよい。よって、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの夫々は、後述されるように、同じ機能を実行するよう、ユニットセル４００’のようなユニットセルへ結合されるか、又はそれを含んでよい。

これより図４Ｂを参照すると、アレイ要素４８０”がユニットセル４００”へ結合されている。ユニットセル４００”は、減衰器４２０”へ結合されたフィードポート４１５”を有する信号経路４０２”を含む。フィードポート４１５”は、信号経路４０２”へ結合された第１端子と、減衰器４２０”へ結合された第２端子と、負荷４１２”へ結合された第３端子とを有するＲＦスイッチ４１０”を含むことができる。減衰器４２０”はフェーザー４３０”へ結合されており、フェーザー４３０”はＲＦスイッチ４５０”の第１端子へ結合されている。ＲＦスイッチ４５０”の第２端子は、第１増幅器４５２”の入力部へ結合され得、ＲＦスイッチ４５０”の第３端子は、第２増幅器４５４”の出力部へ結合され得る。第１増幅器４５２”の出力部は、アンテナポート４３５”へ結合され得、第２増幅器４５４”の入力部は、アンテナポート４３５”へ結合され得る。アンテナポート４３５”は、第１増幅器４５２”の出力部へ結合された第２端子と、負荷４４２”へ結合された第３端子と、第２増幅器４５４”の入力部へ結合された第４端子と、アレイ要素４８０”へ結合された第１端子とを有するＲＦスイッチ４４０”を含む。

当然ながら、アレイ要素４８０”は、図１〜３に関して上述されたアレイ要素１８０ａ〜１８０ｎと同じであるか又は実質的に同様であってよい。よって、アレイ要素１８０ａ〜１８０ｎの夫々は、後述されるように、同じ機能を実行するよう、ユニットセル４００”のようなユニットセルへ結合されるか、又はそれを含んでよい。

これより図５を参照すると、ＡＥＳＡをＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で切り替える方法５００は、ＴＤＤ動作及びＦＤＤ動作のために動作するよう構成された複数のアレイ要素を設けることによって、ブロック５０２として開始する。ＡＥＳＡは、２つ以上のアレイ要素を含むことができる。アレイ要素は、２つ以上のサブアレイに編成され得る。いくつかの実施形態で、サブアレイは、複数のアレイ要素を含んでよい。他の実施形態では、サブアレイは、単一のアレイ要素を含んでよい。

アレイ要素の夫々は、ＡＥＳＡのアレイ要素とトランシーバとの間に配置されたスイッチ網におけるスイッチの構成に少なくとも部分的に基づき、ＴＤＤ動作又はＦＤＤ動作のために構成され得る。スイッチ網は、アレイ要素の動作のモードを変更し、サブアレイを第１機能から第２の異なる機能へ交換し、且つ／あるいは、特定のアレイ要素の機能を送信機能、受信機能又は分離機能の間で変化させるよう、１つ以上のスイッチング段を含むことができる。スイッチ網は、トランシーバとアレイ要素との間の１つ以上の信号経路上に夫々配置された１つ以上のモードスイッチング段、フィルタスイッチング段及びクロスオーバースイッチング段を含むことができる。

いくつかの実施形態で、フィルタスイッチング段は、第１モードスイッチング段と第２モードスイッチング段との間に配置され得る。第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段は、複数の端子を有する１つ以上のＲＦスイッチを含むことができる。ＲＦスイッチの夫々は、ＡＥＳＡ内の信号経路を変えるために各々のＲＦスイッチの端子間の結合を変えるよう構成され得る。

ブロック５０４で、複数のアレイ要素は、ＴＤＤモードからＦＤＤモードへ及び／又はＦＤＤモードからＴＤＤモードへ切り替えられ得る。実施形態において、第１モードスイッチング段及び／又は第２モードスイッチング段並びにフィルタスイッチング段における端子結合は、アレイ要素をＴＤＤモードからＦＤＤモードへ及び／又はＦＤＤモードからＴＤＤモードへ切り替えるよう変更され得る。例えば、第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段におけるＲＦスイッチは、ＴＤＤモードのための第１結合配置と、ＦＤＤモードのための第２結合配置とを有することができる。よって、アレイ要素をＴＤＤモードからＦＤＤモードへ又はその逆に移行させるよう、第１モードスイッチング段及び／又は第２モードスイッチング段のＲＦスイッチにおける結合配置は変更され得る。

フィルタスイッチング段は、ＲＦスイッチと、複数のフィルタバンクと、スプリッタ−コンバイナ回路とを含むことができる。ＴＤＤモードで、ＲＦスイッチは、送信機能のための第１結合配置と、受信機能のための第２結合配置とを有することができる。ＲＦスイッチは、ＴＤＤモードの間に、第１モードスイッチング段における少なくとも２つのＲＦスイッチへ結合され得る。ＲＦスイッチにおける結合配置は、ＴＤＤモードの間にアレイ要素の機能を送信機能から受信機能へ及び／又は受信機能から送信機能へ変えるよう変更され得る。

ＲＦスイッチは、フィルタバンクへ結合され得、フィルタバンクは、スプリッタ−コンバイナ回路へ結合され得る。ＴＤＤモードで、送信機能の間に、ＲＦスイッチは、信号をフィルタバンクへ供給することができ、フィルタバンクは、信号をスプリッタ−コンバイナ回路へ供給することができる。ＴＤＤモードで、受信機能の間に、スプリッタ−コンバイナ回路は、信号をフィルタバンクへ供給することができ、フィルタバンクは、信号をＲＦスイッチへ供給することができる。

ＦＤＤモードで、フィルタスイッチング段におけるフィルタバンクのうちの２つは夫々、第１モードスイッチング段におけるＲＦスイッチ及び第２モードスイッチング段におけるＲＦスイッチへ結合され得る。第１フィルタバンクは、ＡＥＳＡ内の送信信号経路上に配置され得、第２フィルタバンクは、ＡＥＳＡ内の受信信号経路上に配置され得る。よって、ＦＤＤモードで、アレイ要素の部分は、送信機能を実行することができ、アレイ要素の部分は、同時に受信機能を実行することができる。

ブロック５０６で、複数のアレイ要素のうちの１つ以上が、送信要素、受信要素、又は分離要素のうちの少なくとも１つへ変換され得る。スイッチ網において、第２モードスイッチング段は、クロスオーバースイッチング段へ結合され得る。クロスオーバースイッチング段は、ＡＥＳＡ内の信号経路を交差させるよう結合される端子を有している複数のＲＦスイッチを含むことができる。

クロスオーバースイッチング段のＲＦスイッチの夫々は、ＡＥＳＡ内の信号経路を入れ換え、よって、アレイ要素の部分を第１機能から第２の異なる機能（例えば、送信機能、受信機能）へ交換するよう、複数の結合配置を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態で、クロスオーバースイッチング段は、４つのＲＦスイッチを含んでよい。第１ＲＦスイッチ及び第２ＲＦスイッチは、第２モードスイッチング段におけるスイッチへ結合され得る。第１ＲＦスイッチ及び第２ＲＦスイッチの夫々は、各々のＲＦスイッチ内の結合配置に基づき、クロスオーバースイッチング段における第３ＲＦスイッチ及び第４ＲＦスイッチへ結合され得る。第３ＲＦスイッチ及び第４ＲＦスイッチは、少なくとも１つのスプリッタ−コンバイナ回路へ結合され得る。

実施形態で、クロスオーバースイッチング段におけるＲＦスイッチの夫々は、第１機能のためのアレイ要素の第１サブアレイと、第２機能のためのアレイ要素の第２サブアレイとを構成するよう、第１結合配置を有することができる。クロスオーバースイッチング段におけるＲＦスイッチの夫々は、第２機能のためのアレイ要素の第１サブアレイと、第１機能のためのアレイ要素の第２サブアレイとを構成するよう、第２結合配置を有することができる。よって、アレイ要素のサブアレイを第１機能から第２機能へ及び／又はその逆に移行させるよう、クロスオーバースイッチング段のＲＦスイッチにおける結合配置は変更され得る。

いくつかの実施形態で、個々のアレイ要素は、各々のアレイ要素の機能を変えるよう変更され得る。例えば、アレイ要素の夫々は、ユニットセルの部分であるか、又はユニットセルを含むことができる。ユニットセルは、振幅ユニット（例えば、減衰器）へ結合されたフィードポートと、位相ユニット（例えば、フェーザー）へ結合された振幅ユニットと、アンテナポートへ結合された位相ユニットと、各々のアレイ要素へ結合されたアンテナポートとを有する信号経路を含むことができる。いくつかの実施形態で、ユニットセルは、アレイ要素をアクティブ要素（例えば、送信機能、受信機能）からパッシブ要素（例えば、分離機能）へ及びパッシブ要素からアクティブ要素へ変更するよう構成され得る。

フィードポート及びアンテナポートは、動作を制御するよう、及び／又は各々のアンテナ要素の機能を送信機能、受信機能、若しくは分離機能の間で変更するよう、ＲＦスイッチ及び負荷ユニットのような構成要素を含むことができる。フィードポートにおけるＲＦスイッチは、フィードポートをユニットセル内の信号経路へ結合する第１結合配置と、フィードポートを負荷ユニットへ結合して、フィードポートを信号経路から切り離す第２結合配置とを有することができる。アンテナポートにおけるＲＦスイッチは、アンテナポートをユニットセル内の信号経路へ結合する第１結合配置と、アンテナポートを負荷ユニットへ結合して、アンテナポートを信号経路から切り離す第２結合配置とを有することができる。

いくつかの実施形態で、フィードポート及びアンテナポートにおける両方のＲＦスイッチが、各々のアレイ要素をアクティブ要素からパッシブ要素へ変換するよう負荷ユニットへ結合され得る。他の実施形態では、フィードポート又はアンテナポートのいずれか一方におけるＲＦスイッチが、各々のアレイ要素をアクティブ要素からパッシブ要素へ変換するよう負荷ユニットへ結合され得る。

フィードポート及びアンテナポートにおける両方のＲＦスイッチは、各々のアレイ要素をパッシブ要素からアクティブ要素へ変換するよう信号経路へ結合され得る。当然ながら、いくつかの実施形態で、アレイ要素がパッシブ要素へ変換されるとき、それは分離機能を実行することができ、よって、本明細書では分離アレイ要素と呼ばれる。例えば、分離アレイ要素は、ＡＥＳＡにおいて送信アレイ要素と受信アレイ要素との間の分離を設けるために使用される。

いくつかの実施形態で、各々のアレイ要素で受信又は送信される信号の振幅及び／又は位相特性は変更され得る。例えば、フィードポート及びアンテナポートにおけるＲＦスイッチが信号経路へ結合され得、信号は、トランシーバと各々のアレイ要素との間を通ることができる。信号経路は、振幅ユニット、位相ユニット、又はその両方を含むことができる。振幅ユニットは、例えば、振幅漸減（amplitude tapering）を実行するために、信号の振幅特性と調整するよう構成され得る。位相ユニットは、例えば、ビームステアリングのために、位相特性を調整するよう構成され得る。

送信機能の場合に、信号はトランシーバによって生成され、ＡＥＳＡのスイッチ網を通って、フィードポートへ供給され得る。フィードポートは、信号を振幅ユニットへ供給することができる。振幅ユニットは、信号の振幅特性を変更（例えば、増大、低減）し、振幅変更された信号を位相ユニットへ供給することができる。位相ユニットは、信号の位相特性を変更（例えば、増大、低減）し、信号をアンテナポートへ供給することができる。アンテナポートは、信号を、送信されるよう各々のアレイ要素へ供給することができる。

受信機能の場合に、アレイ要素で受信された信号は、アンテナポートによって信号経路へ供給され得る。信号経路上の位相ユニットは、各々の信号の位相特性を変更し、信号を振幅ユニットへ供給するよう構成され得る。振幅ユニットは、信号の振幅特性を変更し、振幅変更された信号をフィードポートへ供給することができる。フィードポートは、信号をスイッチ網の構成要素へ供給して、信号をトランシーバへ送ることができる。

いくつかの実施形態で、信号経路は、振幅ユニット又は位相ユニットしか含まなくてもよい。他の実施形態では、信号経路は、信号の特性を変更する他のユニット又は要素、例えば、制限なしに、増幅器ユニットを含んでもよい。

本特許の対象である様々な概念、構造及び技術を説明する役目を果たす好適な実施形態について記載してきたが、それら概念、構造及び技術を組み込む他の実施形態が使用されてよいことがこの場合に明らかになるだろう。然るに、特許の適用範囲は、記載されている実施形態に制限されるべきではなく、むしろ、続く特許請求の範囲の精神及び適用範囲によってのみ制限されるべきであることが提起される。

Claims (20)

1. 複数のアレイ要素と、該複数のアレイ要素へ結合されるスイッチ網とを有し、
   前記複数のアレイ要素の夫々は、時分割複信（ＴＤＤ）動作及び周波数分割複信（ＦＤＤ）動作のために構成され、
   前記スイッチ網は、前記複数のアレイ要素のうちの１つ以上のアレイ要素をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で切り替えるよう複数の段を有し、
   前記スイッチ網は、第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段並びにクロスオーバースイッチング段を有する、
   アクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）。
2. 前記スイッチ網は、前記第１モードスイッチング段と前記第２モードスイッチング段との間の信号経路上に配置されたフィルタバンクスイッチング段を更に有する、
   請求項１に記載のアレイ。
3. 送信要素、受信要素又は分離要素のうちの少なくとも１つとして動作するよう構成された前記複数のアレイ要素の夫々を更に有する、
   請求項１に記載のアレイ。
4. 前記ＴＤＤモードで送信要素及び受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素の夫々を更に有する、
   請求項１に記載のアレイ。
5. 送信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第１部分と、受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第２部分と、前記ＦＤＤモードで分離要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第３部分とを更に有する、
   請求項１に記載のアレイ。
6. 前記分離要素が前記送信要素と前記受信要素との間に配置されるように前記複数のアレイ要素へ結合された前記スイッチ網を更に有する、
   請求項５に記載のアレイ。
7. 前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段は、当該ＡＥＳＡを通る少なくとも２つの信号経路上に配置された１つ以上の無線周波数（ＲＦ）スイッチを含む、
   請求項１に記載のアレイ。
8. 前記フィルタバンクスイッチング段は、前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段における前記１つ以上のＲＦスイッチへ結合されたＦＤＤ送信フィルタバンク、ＦＤＤ受信フィルタバンク、及びＴＤＤフィルタバンクを有する、
   請求項７に記載のアレイ。
9. 前記クロスオーバースイッチング段は、当該ＡＥＳＡを通る２つの信号経路が交差するように配置された２つ以上の無線周波数（ＲＦ）スイッチを含む、
   請求項１に記載のアレイ。
10. フィードポート、アンテナポート、振幅ユニット、位相ユニット、及び１つ以上の負荷ユニットを備えた前記複数のアレイ要素の夫々を更に有する、
    請求項１に記載のアレイ。
11. 各々のアレイ要素を分離要素に変換するよう前記１つ以上の負荷ユニットへ結合された前記アンテナポート及び前記フィードポートを更に有する、
    請求項１０に記載のアレイ。
12. 時分割複信（ＴＤＤ）モードと周波数分割複信（ＦＤＤ）モードとの間でアクティブ電子走査アレイ（ＡＥＳＡ）を切り替える方法であって、
    複数のアレイ要素を設けることであり、該複数のアレイ要素の夫々は、時分割複信（ＴＤＤ）動作及び周波数分割複信（ＦＤＤ）動作のために構成される、ことと、
    前記複数のアレイ要素をＴＤＤモードとＦＤＤモードとの間で切り替えることと、
    前記複数のアレイ要素のうちの１つ以上を、前記ＴＤＤモード又はＦＤＤモードへの切り替えに応答して、送信要素、受信要素又は分離要素のうちの少なくとも１つへ変換することと
    を有する方法。
13. 前記ＴＤＤモードと前記ＦＤＤモードとの間で前記複数のアレイ要素を切り替えるよう複数の段を有するスイッチ網を更に有し、該スイッチ網は、第１モードスイッチング段及び第２モードスイッチング段、クロスオーバースイッチング段、並びにフィルタバンクスイッチング段を有する、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記ＴＤＤモードで送信要素及び受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素の夫々を変換することを更に有する、
    請求項１２に記載の方法。
15. 送信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第１部分と、受信要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第２部分と、前記ＦＤＤモードで分離要素として動作するよう構成された前記複数のアレイ要素のうちの第３部分とを変換することを更に有する、
    請求項１２に記載の方法。
16. 前記分離要素が前記送信要素と前記受信要素との間に配置されるように前記複数のアレイ要素を更に変換する、
    請求項１４に記載の方法。
17. 前記複数のアレイ要素をＴＤＤ動作からＦＤＤ動作へ及びＦＤＤ動作からＴＤＤ動作へ変化させるよう前記第１モードスイッチング段及び前記第２モードスイッチング段の中の結合を変更することを更に有する、
    請求項１２に記載の方法。
18. 前記複数のアレイ要素の中の第１グループを送信要素から受信要素へ変換し、前記複数のアレイ要素の中の第２グループを受信要素から送信要素へ変換するよう前記クロスオーバースイッチング段の中の結合を変更することを更に有する、
    請求項１２に記載の方法。
19. 前記複数のアレイ要素の夫々は、フィードポート、アンテナポート、振幅ユニット、位相ユニット、及び１つ以上の負荷ユニットを有する、
    請求項１２に記載の方法。
20. 各々のアレイ要素を前記分離要素に変換するよう前記フィードポート及び前記アンテナポートを前記１つ以上の負荷ユニットへ結合することを更に有する、
    請求項１９に記載の方法。

Images