JP2020521386A - 切り替えられた仰角ビーム幅を有するフェーズドアレイアンテナおよび関連する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、35U.S.C.§119(米国特許法第119条)のもとに、2017年5月15日に出願された米国暫定特許出願第62/506,100号と、2017年6月21日に出願された米国暫定特許出願第62/522,859号の優先権を主張するものであり、それぞれの全体の内容は、ここにおいてあたかもすべて記述されたかのように参照によってここに組み込まれる。
Claims (36)
- 少なくとも放射要素の第1列を含むフェーズドアレイアンテナを動作させる方法であって、
第1無線周波数(RF)信号を第1ユーザに、前記放射要素の第1列におけるすべての前記放射要素を通して送信することと、
第2RF信号を第2ユーザに、前記放射要素の第1列における前記放射要素の、前記放射要素の第1列におけるすべての前記放射要素よりも少ない前記放射要素を含んでいる第1サブセットを通して送信することを備え、
前記第1ユーザは、前記フェーズドアレイアンテナから第1距離におり、前記第2ユーザは、前記フェーズドアレイアンテナから、前記第1距離よりも短い第2距離にいることを特徴とする方法。 - 前記放射要素の第1列における前記放射要素の第2サブセットを、前記第1および第2RF信号の供給源から選択的に絶縁するように構成できるスイッチが、前記放射要素の第1列に沿って提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記スイッチはPINダイオードであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第1および第2RF信号の前記供給源は、伝送線を介して、前記放射要素の第1における前記放射要素の前記第1サブセットに結合され、前記スイッチを通して、前記放射要素の第1列における前記放射要素の前記第2サブセットに選択的に結合されているトランシーバであり、前記スイッチは、前記放射要素の第1サブセットにおける、前記トランシーバから最も遠い前記放射要素が前記伝送線に接続する接合点から約[0.25+(n*0.5)]λの電気的距離に位置し、ここにおいて、nは0以上の値を有する整数であり、λは前記フェーズドアレイアンテナの動作の周波数帯の中心周波数に対応する波長であることを特徴とする請求項2または3に記載の方法。
- 前記第1RF信号を前記第1ユーザに、前記放射要素の第1列におけるすべての前記放射要素を通して送信した後、および前記第2RF信号を前記第2ユーザに、前記放射要素の第1列における前記放射要素の前記第1サブセットを通して送信する前に、制御信号を、前記スイッチの状態を変更するために前記スイッチに送信することを更に備えていることを特徴とする請求項2から4の何れかに記載の方法。
- 前記制御信号は直流制御信号を備えていることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記フェーズドアレイアンテナの放射パターンは、前記スイッチが第1状態のときは第1仰角ビーム幅を有し、前記スイッチが第2状態のときは第2仰角ビーム幅を有し、前記第2仰角ビーム幅は、前記第1仰角ビーム幅とは異なっていることを特徴とする請求項2から6の何れかに記載の方法。
- 前記スイッチは第1スイッチであり、前記フェーズドアレイアンテナは、前記放射要素の第1列に沿って提供される第2スイッチを更に備えていることを特徴とする請求項2から7の何れかに記載の方法。
- 前記フェーズドアレイアンテナの前記放射パターンは、前記第1スイッチが第1状態であり、前記第2スイッチが第1状態のときは第3仰角ビーム幅を有し、前記第3仰角ビーム幅は、前記第1および第2仰角ビーム幅の両者とは異なっていることを特徴とする請求項2から8の何れかに記載の方法。
- 前記第1スイッチは、前記放射要素の第1列における隣接する放射要素の第1対の間に、前記放射要素の第1列に沿って提供され、前記第2スイッチは、前記隣接する放射要素の第1対の一部ではない少なくとも1つの放射要素を含む、前記放射要素の第1列における隣接する放射要素の第2対の間に、前記放射要素の第1列に沿って提供されることを特徴とする請求項2から9の何れかに記載の方法。
- 前記第1および前記第2スイッチの両者は、前記放射要素の第1列における隣接する放射要素の第1対の間に、前記放射要素の第1列に沿って提供されることを特徴とする請求項2から10の何れかに記載の方法。
- 前記第1スイッチと前記第2スイッチは、独立して制御できることを特徴とする請求項2から11の何れかに記載の方法。
- 前記フェーズドアレイアンテナは、放射要素の第2列を更に含み、前記方法は、
第3RF信号を前記第1ユーザに、前記放射要素の第2列におけるすべての前記放射要素を通して送信することと、
第4RF信号を前記第2ユーザに、前記放射要素の第2列における前記放射要素の、前記放射要素の第2列におけるすべての前記放射要素よりも少ない放射要素を含んでいる第1サブセットを通して送信することを更に備え、
前記第1および第3RF信号は同時に送信され、前記第2および第4RF信号は同時に送信され、
前記スイッチは第1スイッチであり、
前記放射要素の第2列における前記放射要素の第2サブセットを、前記第3および第4RF信号の供給源から選択的に絶縁するように構成できる第2スイッチが、前記放射要素の第2列に沿って提供されることを特徴とする請求項2から12の何れかに記載の方法。 - 第3RF信号を第3ユーザに、前記放射要素の第1列における前記放射要素の、前記第1サブセットよりも少ない前記放射要素の第1列における前記放射要素を含んでいる第2サブセットを通して送信することを更に備え、
前記第3ユーザは、前記フェーズドアレイアンテナから、前記第2距離よりも短い第3距離であることを特徴とする請求項1から13の何れかに記載の方法。 - フェーズドアレイアンテナであって、
第1トランシーバと、
複数の第1放射要素と、
前記第1放射要素と前記第1トランシーバとの間に電気的に介在されている第1フィードネットワークと、
前記第1フィードネットワークに沿って結合されている第1スイッチを備え、
前記第1スイッチの状態は、前記第1トランシーバに電気的に接続されている前記第1放射要素の数を調整するために選択できることを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。 - 前記第1放射要素は、第1直線状アレイに配置され、前記直線状アレイの放射パターンは、前記第1スイッチが第1状態のときは第1仰角ビーム幅を有し、前記第1スイッチが第2状態のときは第2仰角ビーム幅を有し、第2仰角ビーム幅は前記第1仰角ビーム幅とは異なっていることを特徴とする請求項15に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1スイッチは、前記第1フィードネットワークの伝送線セグメントと基準電圧との間に結合されているPINダイオードであることを特徴とする請求項15または16に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記PINダイオードは、前記第1放射要素の1つが前記伝送線セグメントに接続する接合点から約[0.25+(n*0.5)]λの電気的距離に位置し、ここにおいて、nは0以上の値を有する整数であり、λは前記フェーズドアレイアンテナの動作の周波数帯の中心周波数に対応する波長であることを特徴とする請求項17に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1スイッチに制御信号を提供するように構成されている切り替え制御ネットワークを更に備えていることを特徴とする請求項15から19の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記制御信号は、直流制御信号を備えていることを特徴とする請求項15から20の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1フィードネットワークに沿って結合されている第2スイッチを更に備えていることを特徴とする請求項15から21の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記放射要素の第1列の前記放射パターンは、前記第1スイッチが第1状態であり、前記第2スイッチが第1状態のときは第3仰角ビーム幅を有し、前記第3仰角ビーム幅は、前記第1および第2仰角ビーム幅の両者とは異なっていることを特徴とする請求項21に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1スイッチは、隣接する放射要素の第1対の間に、前記直線状アレイに沿って提供され、前記第2スイッチは、前記隣接する放射要素の第1対の一部ではない少なくとも1つの放射要素を含む、隣接する放射要素の第2対の間に、前記第1直線状アレイに沿って提供されることを特徴とする請求項21または22に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1および前記第2スイッチの両者は、隣接する放射要素の第1対の間に、前記第1直線状アレイに沿って提供されることを特徴とする請求項21から23の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1および第2スイッチは、約[0.25+(n*0.5)]λの電気的距離で分離され、ここにおいて、nは0以上の値を有する整数であり、λは前記フェーズドアレイアンテナの動作の前記周波数帯の中心周波数に対応する波長であることを特徴とする請求項21から24の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1スイッチと前記第2スイッチは独立して制御できることを特徴とする請求項21から26の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1スイッチは、前記直線状アレイにおける前記放射要素の第2サブセットを、前記トランシーバから選択的に絶縁するように構成できることを特徴とする請求項15から26の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 更に、
複数の追加的トランシーバと、
複数の放射要素の追加的直線状アレイと、
前記追加的直線状アレイと前記追加的トランシーバのそれぞれ1つとの間に電気的に介在されている複数の追加的フィードネットワークと、
前記追加的フィードネットワークのそれぞれに沿って結合されている複数の追加的スイッチを備え、
前記各追加的スイッチの状態は、前記追加的トランシーバのそれぞれ1つに電気的に接続されている前記それぞれの追加的直線状アレイにおける前記放射要素の数を調整するために選択できることを特徴とする請求項15から27の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。 - 複数の行と複数の列を有する二次元アレイに配置されている複数の放射要素を有するフェーズドアレイアンテナを動作させる方法であって、
複数のトランシーバのそれぞれ1つにより、前記それぞれの列における前記放射要素に提供される前記RF信号を位相重み付けすることにより、時間スロット毎に前記フェーズドアレイアンテナにより生成されるアンテナビームの方位角を指し示す方向を選択することと、
前記それぞれのトランシーバに電気的に接続されている各列における放射要素の数を選択するためのスイッチを使用して、前記時間スロット毎に前記フェーズドアレイアンテナにより生成される前記アンテナビームの仰角ビーム幅を選択することを備えていることを特徴とする方法。 - フェーズドアレイアンテナであって、
第1トランシーバと、
前記第1トランシーバに電気的に接続されている第1複数の放射要素と、
前記第1トランシーバに選択的に接続されるように構成されている第2複数の放射要素を備え、
前記フェーズドアレイアンテナは、前記第2複数の放射要素が前記第1トランシーバに接続されているときは第1仰角ビーム幅を有し、前記第2複数の放射要素が前記第1トランシーバから切断されているときは、前記第1仰角ビーム幅よりも大きい第2仰角ビーム幅を有することを特徴とするフェーズドアレイアンテナ。 - スイッチが、前記第2複数の放射要素を前記第1トランシーバに接続する伝送線に沿って介在されていることを特徴とする請求項30に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記スイッチは、前記伝送線と基準電圧との間に結合されているPINダイオードであることを特徴とする請求項31に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記PINダイオードは、前記第1複数の放射要素における前記放射要素の1つが前記伝送線に接続する接合点から約[0.25+(n*0.5)]λの電気的距離に位置し、ここにおいて、nは0以上の値を有する整数であり、λは前記フェーズドアレイアンテナの動作の前記周波数帯の中心周波数に対応する波長であることを特徴とする請求項32に記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 直流制御信号を前記スイッチに提供するように構成されている切り替え制御ネットワークを更に備えていることを特徴とする請求項31から33の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記第1および第2スイッチは、前記第1トランシーバから同じ電気的距離において、前記フィードネットワークの伝送線に接続することを特徴とする請求項21から24の何れかに記載のフェーズドアレイアンテナ。
- 前記フィードネットワークは、主伝送線と、各それぞれの第1放射要素を前記主伝送線に接続する複数の伝送線分岐を備え、
前記PINダイオードは、前記伝送線分岐の最初の分岐と前記主伝送線との間の接合点から約[0.25+(n*0.5)]λの電気的距離において、前記伝送線分岐の前記最初の分岐上に位置し、ここにおいて、nは0以上の値を有する整数であり、λは前記フェーズドアレイアンテナの動作の前記周波数帯の中心周波数に対応する波長であることを特徴とする請求項17に記載のフェーズドアレイアンテナ。
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