JP2021009083A - アクティブフェーズドアレイアンテナ装置および電源制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るAPAA装置100の構成例を示す図である。APAA装置100は、電波を送受信するn個のアンテナ素子11、12、・・・、1nと、アンテナ素子11、12、・・・、1nを介した信号の送受信を行うn個の能動回路21、22、・・・、2nと、開閉によって電源回路4からの能動回路21、22、・・・、2nへの電力供給を開始および終了するn個のスイッチ31、32、・・・、3nと、スイッチ31、32、・・・、3nの開閉を制御する制御回路8とを備える。
能動回路2には、APAA装置100上に実装された位置によって、電源回路4の電力供給部からの距離が長い能動回路2と短い能動回路2とがある。特に大型のAPAA装置100ではその距離の差が大きくなる。実施の形態1では、制御回路8は、各スイッチ3への開閉信号の「01」を均一の時間差で順に切り替えた。実際には、各スイッチ3への開閉信号の切替時刻に、各能動回路2と電源回路4との間の配線長による伝搬遅延時間、および、各能動回路2と制御回路8との間の配線長による開閉信号の伝搬遅延時間が追加された時刻に、各能動回路2の動作が開始または終了する。つまり、各能動回路2と電源回路4との間の配線長による伝搬遅延時間、および、各能動回路2と制御回路8との間の配線長による開閉信号の伝搬遅延時間によって、制御回路8が各スイッチ3への開閉信号の「01」を切り替えたタイミングと、実際に各能動回路2の動作が開始または終了するタイミングとにずれが生じる。
電源電圧のリンギングは電源系の特性によって決まる一定の周期を持った振動である。この振動は、徐々に減衰して行き最終的には予め決められた電源電圧に収束する。複数の能動回路2が同時に動作を開始または終了すると、各能動回路2に対して電源電圧のリンギングも同時に発生するため、リンギングに伴うオーバーシュートおよびアンダーシュートの位相が揃い、互いに振動を強め合うように作用する。これにより、電源回路4には瞬時的に大きな出力電流が要求される。
APAA装置100の送信動作の開始時および終了時に、複数の能動回路2が同時に動作を開始または終了すると、送信電力の急峻な変化により、送信波の周波数スペクトラムが過渡的に広がる現象が発生する。顕著な場合は、予め決められた送信周波数帯域外にまで広がる送信波の周波数スペクトラムが、許容される電力密度を超えて、他のシステムに悪影響を与えることがある。
実施の形態5では、能動回路2の動作の開始または終了のタイミングに設ける時間差を均一の時間差とし、各タイミングで動作を開始または終了する能動回路2の数を調整することにより、送信電力の総和の時間領域での変化に窓関数に沿った特性を形成する。送信電力の総和の時間領域での変化に窓関数に沿った特性を形成する、均一の時間差を設けた各タイミングで動作を開始または終了する能動回路2の数は、例えば、各能動回路2と電源回路4との間の配線が決定した時に、試作段階で実験を行って予め求める。あるいは、シミュレーションを行って均一の時間差を設けた各タイミングで動作を開始または終了する能動回路2の数を求めてもよい。例えば、制御回路8は、クロックと、クロック数をカウントするカウンタと、均一の時間差および各タイミングで動作を開始または終了する能動回路2の数を記憶するメモリとを備え、カウンタが均一の時間差に相当するクロック数をカウントする度に、各タイミングで動作を開始または終了する能動回路2の数のスイッチ3に送信する開閉信号を「0」から「1」に切り替える。
実施の形態1〜5では、APAA装置100は、能動回路2およびスイッチ3を並列に備えた。実施の形態6では、APAA装置100は、能動回路2およびスイッチ3を2系統以上の能動回路2およびスイッチ3に分けて、それぞれ半導体集積回路に内蔵して備える。
Claims (7)
- 電波を送受信する複数のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に接続され、電源回路から分配された電力が供給されると動作を開始し、接続された前記アンテナ素子を介した信号の送受信を行う複数の能動回路と、
前記能動回路に接続され、閉じると接続された前記能動回路への電力の供給を開始し、開くと接続された前記能動回路への電力の供給を終了する複数のスイッチと、
前記スイッチの開閉を切り替える開閉信号を前記スイッチに送信して、前記能動回路への電力の供給の開始および終了を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記複数の能動回路への電力の供給の開始または終了を実行する実行タイミングに時間差を設けるアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - 前記制御回路は、
前記実行タイミングから、前記能動回路と前記電源回路の電力供給部との間の配線長による伝搬遅延時間および前記能動回路と前記制御回路との間の配線長による開閉信号の伝搬遅延時間を合算した遅延調整時間を減算した切替タイミングで、前記スイッチに送信する開閉信号の開閉を切り替える、
請求項1に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - 前記制御回路は、
前記実行タイミングに電源電圧のリンギングの周期に応じた互いに振動を打ち消し合う時間差を設けて、1つ以上の前記能動回路を含むグループごとに、前記スイッチに送信する開閉信号の開閉を切り替える、
請求項1または2に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - 前記制御回路は、
前記実行タイミングに、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置全体での送信電力の時間領域での変化が窓関数に沿った形になる時間差を設けて、前記能動回路ごとに、前記スイッチに送信する開閉信号の開閉を切り替える、
請求項1または2に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - 前記制御回路は、
前記実行タイミングに、均一の時間差を設けて、前記複数の能動回路の送信動作の開始時または終了時に、アクティブフェーズドアレイアンテナ装置全体での送信電力の時間領域での変化が窓関数に沿った形になる数の前記能動回路ごとに、前記スイッチに送信する開閉信号の開閉を切り替える、
請求項1または2に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - 前記複数の能動回路および前記複数のスイッチのうち、2系統以上の前記能動回路および前記スイッチと、前記制御回路から受信した開閉信号を、接続された前記スイッチに時間差で送信する遅延回路とを内蔵する半導体集積回路を備え、
前記制御回路は、前記遅延回路に前記スイッチへの開閉信号を送信することで、前記実行タイミングに時間差を設ける、
請求項1から5のいずれか1項に記載のアクティブフェーズドアレイアンテナ装置。 - フェーズドアレイアンテナ装置が備える、電波を送受信する複数のアンテナ素子に接続され、接続された前記アンテナ素子を介した信号の送受信を行う複数の能動回路への電力の供給を制御する電源制御方法であって、
前記複数の能動回路への電力の供給の開始または終了を実行する実行タイミングに時間差を設ける電源制御方法。
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