JP2020537440A - 実時間遅延ビームフォーマおよび動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空軍研究所によって授与された助成金番号FA9453−09−C−0305の下で政府の支援を受けてなされた。政府は本発明に一定の権利を有する。
Claims (20)
- アンテナシステムであって、
複数の実時間遅延(TTD)モジュールであって、各TTDモジュールは、前記TTDモジュールの信号入力と前記TTDモジュールの信号出力との間の代替RF信号伝送経路を選択的に定義するように構成された複数のスイッチング素子を含む複数の実時間遅延(TTD)モジュールと、
前記複数のTTDモジュールの少なくともサブセット内のスイッチング素子の第1の対を閉じて、第1のRF信号伝送経路をアクティブ化するステップ、
前記複数のTTDモジュールの前記サブセットのスイッチング素子の第2の対を閉じて、第2のRF信号伝送経路をアクティブ化するステップであって、前記第2のRF信号伝送経路は前記第1のRF伝送経路と並列であるステップ、および
スイッチング素子の前記第2の対を閉じた後、TTDモジュールの前記サブセットのスイッチング素子の前記第1の対を開くステップ、により、
前記複数のTTDモジュールを制御してビームを走査するようにプログラムされたコントローラと、を含む、アンテナシステム。 - 前記コントローラは、スパースマトリックス制御手順に従って前記複数のTTDモジュールを制御するようにさらにプログラムされる、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 前記複数のTTDモジュールの前記スイッチング素子は、微小電気機械システム(MEMS)スイッチを含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 各TTDモジュールは256の動作状態を含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- 前記複数のTTDモジュールの前記信号出力と通信するアンテナをさらに含む、請求項1に記載のアンテナシステム。
- TTDモジュールの前記サブセットのスイッチング素子の前記第1および第2の対が両方とも閉じている間、前記アンテナは国際電気通信連合(ITU)互換放射パターンを維持する、請求項5に記載のアンテナシステム。
- 前記コントローラは、
第1のRF伝送経路をアクティブ化し、前記第1のRF伝送経路と並列の第2のRF伝送経路をアクティブ化し、その後、前記第2のRF伝送経路と並列の前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化するために、TTDモジュールの第1のサブセットを制御するステップ、および
続いて、第1のRF伝送経路をアクティブ化し、前記第1のRF伝送経路と並列の第2のRF伝送経路をアクティブ化し、その後、前記第2のRF伝送経路と並列の前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化するために、TTDモジュールの第2のサブセットを制御するステップ、により前記ビームを走査するようにさらにプログラムされる、請求項1に記載のアンテナシステム。 - 前記コントローラは、スイッチング素子の前記第2の対が閉じる前に、スイッチング素子の前記第1の対に開信号を送信するようにさらにプログラムされる、請求項1に記載のアンテナシステム。
- ビームを走査する方法であって、
実時間遅延(TTD)モジュールのRF信号入力とRF信号出力との間の第1のRF伝送経路をアクティブ化することにより、前記複数のTTDモジュールを第1の状態で動作させるステップ、
TTDモジュールの第1のサブセットの前記第1のRF伝送経路がアクティブのままである間に、前記複数のTTDモジュールの前記第1のサブセットの前記RF信号入力と前記RF信号出力との間の第2のRF伝送経路をアクティブ化して、前記複数のTTDモジュールの前記第1のサブセットを中間状態に遷移させるステップであって、前記第2のRF伝送経路は前記第1のRF伝送経路と並列であるステップ、および
TTDモジュールの前記第1のサブセットの前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化して、TTDモジュールの前記第1のサブセットを第2の状態で動作させるステップ、を含む、方法。 - 前記第1および第2のRF伝送経路をアクティブ化するステップおよび前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化するステップは、微小電気機械システム(MEMS)スイッチの作動および作動解除ステップを含み、各対はそれぞれの時間遅延線に対応する、請求項9に記載の方法。
- TTDモジュールの前記第1のサブセットを前記第1の状態、前記中間状態、および前記第2の状態の間で遷移させる間に、前記複数のTTDモジュールの少なくとも第2のサブセットを前記第1の状態に維持するステップをさらに含む、請求項10の方法。
- TTDモジュールの前記第1のサブセット内の前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化した後、TTDモジュールの第2のサブセットの前記第1のRF伝送経路がアクティブのままである間に、前記複数のTTDモジュールの前記第2のサブセットの前記RF信号入力と前記RF信号出力との間の第2のRF伝送経路をアクティブ化するステップ、および
TTDモジュールの前記第2のサブセットの前記第1のRF伝送経路を非アクティブ化して、TTDモジュールの前記第2のサブセットを第2の状態で動作させるステップ、をさらに含む、
請求項9に記載の方法。 - スパースマトリックスパターンに従って、前記第1の状態、前記中間状態、および前記第2の状態の間を遷移するように前記TTDモジュールを制御するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記中間状態の持続時間を最小化するために、プリエンファシス技術に従って前記複数のTTDモジュールのスイッチング素子にゲートアクティブ化信号を送信するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第2のRF伝送経路をアクティブ化するステップは、TTDモジュールの前記第1のサブセットの少なくとも2つの時間遅延段内の2つの並列時間遅延線をアクティブ化するステップを含む、請求項9に記載の方法。
- ビーム形成システムであって、
複数のアンテナ素子を含むアンテナと、
実時間遅延(TTD)信号を前記複数のアンテナ素子に送信するように構成された複数のダイであって、各ダイは、第1のRF伝送経路がアクティブ化される第1の状態、前記第1のRF伝送経路および前記第1のRF伝送経路と並列である第2のRF伝送経路がアクティブ化される中間状態、および前記第2のRF伝送経路がアクティブ化され、前記第1のRF伝送経路が非アクティブ化される第2の状態で選択的に制御可能な複数のスイッチを含む、ダイと、
前記複数のダイの第1のサブセットを制御して、前記第1の状態から前記中間状態に遷移させ、前記中間状態から前記第2の状態に遷移させ、かつ
前記複数のダイの前記第1のサブセットが前記第2の状態に遷移した後、前記複数のダイの複数の追加のサブセットを連続的に制御して、前記第1の状態から前記中間状態に遷移させ、前記中間状態から前記第2の状態に遷移させる、ようにプログラムされたコントローラと、を含む、
ビーム形成システム。 - 前記複数のダイは複数の時間遅延段を含み、各時間遅延段は複数の遅延線を含む、請求項16に記載のビーム形成システム。
- 前記複数のダイは、スパースマトリックスパターンに従って前記複数のサブセットに割り当てられる、請求項16に記載のビーム形成システム。
- 前記コントローラは、
前記複数のダイの第2のサブセットを制御して、前記第1の状態から前記中間状態に遷移させ、前記中間状態から前記第2の状態に遷移させるステップ、および
前記複数のダイの前記第2のサブセットが前記第2の状態に遷移した後、前記複数のダイの第3のサブセットを制御して、前記第1の状態から前記中間状態に遷移させ、前記中間状態から前記第2の状態に遷移させるステップ、により、前記複数のダイの前記複数の追加のサブセットを連続的に制御するようにさらにプログラムされる、請求項16に記載のビーム形成システム。 - 各ダイの前記スイッチは、微小電気機械システム(MEMS)スイッチを含む、請求項16に記載のビーム形成システム。
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