JP2022518893A - フェーズドアレイアンテナを較正するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 少なくとも第１及び第２のフェーズドアレイアンテナを含むアンテナアレイを有するアンテナシステム、及びアンテナアレイを現場較正するための方法。ハンドオーバ期間の前後において、第１及び第２のアンテナの両方を用いて、それぞれの第１及び第２の外部衛星又は他の通信システムとの通信が行われる。第１のビームは、ハンドオーバ期間の前に形成される。ハンドオーバ期間の第１の部分の間に、第１のアンテナを使用して第１の衛星との通信のために第２のビームが形成され、外部通信用の第２のアンテナが、非アクティブにされ、第２のアンテナは較正される。ハンドオーバ期間の第２の部分の間に、第１のアンテナが第２のビームを介して第１の衛星とのその通信を維持しながら、第２のアンテナを使用して第３のビームを形成することによって、第２の衛星とのハンドオーバ通信のために第２のアンテナがアクティブにされる。【選択図】図１Ａ

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年１月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／７９４，４７８号に対する優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本開示は、概してフェーズドアレイアンテナに関し、より詳細には、現場較正能力を有するフェーズドアレイベースのアンテナシステムに関する。

関連技術の考察
フェーズドアレイアンテナは、数百又は数千のアンテナ素子を含むことができ、各々は、送信方向信号（「送信信号」）信号及び／又は受信方向信号（「受信信号」）を搬送するそれぞれの信号経路に接続される。いくつかの「アクティブ」フェーズドアレイ、数百又は数千の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）及び／又は電力増幅器（ＰＡ）のフロントエンドにおいて、可変位相シフタ及び他の集積回路構成要素は、アンテナ素子のうちの１つ又は複数を通ってルーティングされた送信信号／受信信号を増幅及び位相シフトするための信号経路においてアンテナアレイにわたって分散される。正確なビームを形成するために、信号経路間の位相及び振幅（利得／損失）関係は、多くの場合、アンテナシステムの製造及び設定中に正確に設定される必要がある。アンテナが、ビーム指向精度及びサイドローブレベルなどの任意の必要な性能要件を満たすことを確実にするために、現場でのアンテナ動作中にそのような位相及び振幅関係を維持することが望ましい。

しかしながら、経時的に、ＬＮＡ、ＰＡ、及び他の信号経路構成要素の劣化は避けられない。したがって、アンテナシステムは、位相シフタの位相シフト及び増幅器（及び含まれる場合は可変減衰器）の利得／損失を調節することによって、現場において信号経路を周期的に較正するための組み込み較正回路を含んでもよい。１つのタイプの較正回路は、衛星又は他の外部システムとの無線通信のためにアンテナシステムが非アクティブにされる所定のメンテナンス期間中にのみ動作する。別のタイプの較正回路は、このような通信と同時に較正を実行することを可能にするが、このタイプの電流回路は非常に複雑であることが知られている。

本開示の態様では、フェーズドアレイを有するアンテナシステムは、ハンドオーバ期間中にフェーズドアレイのアンテナ素子への信号経路の現場較正を実行するための制御及び較正回路により構成される。「いつでも較正」が可能な現在のシステムと比較して、本明細書に開示される制御及び較正回路は、それほど複雑ではないが、同じ全体的な目的を達成することができる。

本開示の技術の一態様は、少なくとも第１のアンテナ及び第２のアンテナのアンテナアレイを含むアンテナシステムを較正する方法を含む。アンテナシステムとの通信が第１の通信システムから第２の通信システムにハンドオーバされるハンドオーバ期間の前に、第１のアンテナ及び第２のアンテナを介して第１の通信システムと通信するための第１のビームが形成される。ハンドオーバ期間の第１の部分の間に、第１のアンテナを使用して第１の通信システムと通信するために第２のビームが形成され、外部通信用の第２のアンテナが、非アクティブにされ、第２のアンテナは較正される。ハンドオーバ期間の第２の部分の間に、第１のアンテナが第２のビームを介して第１の通信システムとの通信を維持しながら、第２のアンテナを使用して第３のビームを形成することによって、第２の通信システムとのハンドオーバ通信のために第２のアンテナがアクティブにされる。ハンドオーバ期間の後、第１のアンテナ及び第２のアンテナの両方を介して、第２の通信システムと通信するための第４のビームが形成される。

別の態様では、アンテナシステムは、第１及び第２のアンテナを含むアンテナアレイと、較正回路と、第１のアンテナ及び第２のアンテナに接続された交差結合スイッチと、コントローラとを含む。コントローラは、上述した方法の動作を実行するために、第１のアンテナ及び第２のアンテナ、較正回路、並びに交差結合スイッチを制御するように構成される。

開示された技術の上記及び他の態様及び特徴は、同様の参照符号が同様の素子又は特徴を示す添付の図面と併せて、以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。同じ又は類似のタイプの様々な素子は、参照ラベルを第２のラベルと、又は同じ／類似の素子を区別するダッシュ及び第２のラベル（例えば、－１、－２）と直接結合することによって区別することができる。しかしながら、所与の説明が第１の参照ラベルのみを使用する場合、第２の参照ラベルに関係なく、同じ第１の参照ラベルを有する同じ／類似の素子のいずれか１つに適用可能である。図面のうち：

図１Ａは、本技術の一実施形態によるアンテナシステムの例示的な回路を概略的に示す。

図１Ｂは、図１Ａのアンテナシステムの追加の例示的な回路を概略的に示す。

図１Ｃは、図１Ａのアンテナシステムの追加の例示的な送信及び受信回路を概略的に示す。

図２Ａは、アンテナシステムの例示的なアンテナアレイを概略的に示す。

図２Ｂは、図２Ａのアンテナアレイのアンテナ素子に接続されたＲＦＩＣ内の例示的な送信及び受信経路回路を示す。

図２Ｃは、アンテナシステムで使用され得るアンテナアレイの代替構成を概略的に示す。

図３Ａは、アンテナシステムにおける例示的な受信経路較正ループ及び較正回路を示す。

図３Ｂは、アンテナシステムにおける例示的な送信経路較正ループ及び較正回路を示す。

図４Ａは、アンテナシステム内の例示的な較正回路のブロック図である。

図４Ｂは、アンテナシステム内の較正回路の別の例を概略的に示す図である。

図４Ｃは、アンテナシステム内の較正回路の更なる例を概略的に示す図である。

図５Ａは、現場においてアンテナシステムを動作及び較正する例示的な方法のフローチャートである。

図５Ｂは、例示的な方法の間のビーム形成及び較正動作の例示的なタイミングを示すタイミング図である。

図６Ａは、ハンドオーバ期間の第１の部分の前、及びその間にアンテナシステムによって形成される例示的な第１及び第２のビームをそれぞれ示す。

図６Ｂは、ハンドオーバ期間の第２の部分の間及び後にアンテナシステムによって形成される例示的な第３及び第４のビームをそれぞれ示す。

図７Ａは、アンテナシステムにおける例示的な交差結合スイッチ、及びハンドオーバ期間の直前のアンテナシステムの例示的な動作状態を示す図である。

図７Ｂは、ハンドオーバ期間の第１の部分の間の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示し、アンテナシステムの、外部通信用の第２のアンテナが、非アクティブにされる。

図７Ｃは、ハンドオーバ期間の第１の部分の間の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示す図であり、スイッチ内の交差結合が遮断され、第２のアンテナが較正される。

図７Ｄは、ハンドオーバ期間の第２の部分の間の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示し、アンテナシステムの第１のアンテナ及び第２のアンテナは、それぞれ第１の衛星及び第２の衛星と通信する。

図７Ｅは、ハンドオーバ期間の第３の部分の間の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示し、アンテナシステムの第１のアンテナが較正される。

図７Ｆは、ハンドオーバ期間の第３の部分の間の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示し、スイッチの交差結合が再接続される。

図７Ｇは、ハンドオーバ期間の直後の、例示的な交差結合スイッチを有するアンテナシステムの動作状態を示す。

図８は、開示された技術によるアンテナシステムの代替的な実施形態を示す。

以下の説明は、添付の図面を参照して、例示目的のために本明細書に開示される技術の特定の例示的実施形態の包括的な理解を支援するために提供される。本明細書は、技術を理解する当業者を支援するための様々な具体的な詳細を含むが、これらの詳細は単なる例示であると見なされるべきである。簡潔さ及び明瞭さのために、周知の機能及び構造の説明は、当業者が技術を理解することを不明瞭にし得る場合には、周知の機能及び構造の説明を省略することができる。

本明細書において、用語「受信する」及び「送信する」は、形容詞として使用されるとき、「受信方向」及び「送信方向」を意味する。例えば、「受信信号」は、アンテナの受信方向に伝搬する信号である。同様に、「受信時」は「受信動作中」を意味し、「送信時」は「送信動作中」などを意味する。「ビーム信号」は、集合的にアンテナビームを形成する複数のアンテナ素子から受信されるか、又はアンテナ素子に提供される合成信号エネルギーを表す信号を指す。「素子信号」は、受信時に単一のアンテナ素子によって提供されるか、又は送信時に単一の素子信号に供給されて放射される信号を指す。

図１Ａは、本技術の一実施形態によるアンテナシステム１０の例示的な回路を概略的に示す。アンテナシステム１０は、アンテナアレイ２１と、コントローラ３０と、受信交差結合スイッチ（ＲＣＣ）４０と、送信交差結合（ＴＣＣ）スイッチ４１と、送信／受信（Ｔ／Ｒ）素子１８－１及び１８－２と、可変遅延線（ＶＤＬ）６５－１及び６５－２と、較正回路５０と、方向性結合器６０－１及び６０－２と、単極多投（ＳＰＭＴ）スイッチＳＷ１及びＳＷ２（以下で更に説明する）と、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチＳＷ３及びＳＷ４とを含む。アンテナアレイ２１は、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２を含み、これらの各々は、各アンテナ素子２２の下流又はアンテナ素子２２の小グループの下流に分散増幅器及び位相シフタを有するアクティブフェーズドアレイアンテナであってもよい。様々な例において、アンテナシステム１０は、地上位置にある固定されたアンテナシステムであってもよく、地上ベースの移動車両又は船舶に搭載されていてもよく、又は航空機、宇宙船若しくは衛星に搭載されていてもよい。

本明細書では、２つのエンティティ間の「通信」は、任意の適切なプロトコルを使用した、エンティティ間のＲＦ信号（データトラフィック及び／又は制御信号）の双方向通信を指す。第１の衛星９１又は第２の衛星９２などの外部通信システムは、アンテナシステム１０と通信する。他の実施例では、外部通信システムは地上通信システム又は航空機ベースの通信システム又は宇宙ベースの通信システムである。以下の説明では、衛星との通信を例にして説明する。

以下では、アンテナシステム１０を伴う「通常の通信動作」は、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２を使用してペンシルビームを形成するアンテナシステム１０による、アンテナシステム１０と単一の衛星との間の通信を指す。通常の通信動作は、アンテナシステム１０との通信セッションが第１の衛星９１から第２の衛星９２にハンドオーバされるハンドオーバ期間中の通信とは区別することができる。例えば、第１の衛星９１との通信セッションの一方側でアンテナシステム１０がエンドユーザ機器に接続されている場合、第２の衛星９２への通信セッションのハンドオーバが成功すると、エンドユーザ機器は、アンテナシステム１０を介して適切な衛星の位置を特定しようと試みることにより通信セッションを再開する必要がなくなる。例えば、音声通話又はライブビデオストリームを含むハンドオーバ中、エンドユーザはハンドオーバ期間中に品質の低下を知覚しないことがある。アンテナシステム１０によって処理されるハンドオーバは、第１の衛星から第２の衛星への「メイク・ビフォア・ブレーク」ハンドオーバと呼ばれることがある。このようなメイク・ビフォア・ブレーク・ハンドオーバでは、第１の衛星及び第２の衛星は、アンテナシステム１０と現在の通信セッションに関する情報を共有し得る。短いハンドオーバ期間の間、例えば約３０秒未満の間、第１及び第２の衛星の両方は、異なる周波数、異なる擬似ランダムコード、異なる変調、又はそれらの信号を区別するための別のやり方を使用するが、ビデオ又はオーディオデータなどの同じ情報信号を、冗長にアンテナシステム１０に通信することができる。この方法は、「ソフトハンドオーバ」と呼ばれることもある。択一的に、第２の衛星は、制御ビットのみを通信し、ハンドオーバ期間中に情報信号を通信せず、ハンドオーバ期間の直後に、第１の衛星によって交換された情報信号に直接追従することを意図した通信セッションの情報信号を正確に送信する（「ハードハンドオーバ」と呼ばれることもある）。制御ビットは、情報信号の後続の通信を管理するために使用され、通信に使用される周波数、タイミング、プロトコル、変調、パケット構造などの制御情報を伝達することができる。メイク・ビフォア・ブレーク・ハンドオーバのためのソフトハンドオーバ又はハードハンドオーバのいずれの場合も、通信セッションにおける識別可能な不連続を、ハンドオーバを完了するために第１の衛星との通信が脱落した後に回避することができる。以下で更に説明するように、ハンドオーバ期間を通して、アンテナシステム１０は、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２の一方のみを使用して第１の衛星９１と通信し、アンテナ２０－１及び２０－２の他方のみを使用して第２の衛星９２と通信する。

コントローラ３０は、制御線ＣＬを介して制御信号をアンテナ２０－１、２０－２、較正回路５０、ＲＣＣ及びＴＣＣスイッチ４０、４１、スイッチＳＷ１～ＳＷ４、可変遅延線６５の各々に、場合によってはＴ／Ｒ素子に送信することによって、アンテナシステム１０の全体的な動作を制御することができる。コントローラ３０によって出力される制御信号は、ＲＣＣスイッチ４０及びＴＣＣスイッチ４１内のスイッチの切り替え状態を制御し、各アンテナ２０－１，２０－２内の増幅器のバイアス及びオン／オフ状態を制御し、ビームステアリングのために各アンテナ２０－１、２０－２内の位相シフタの位相シフトを制御し、アンテナ２０－１と２０－２との間の位相整合のためにＶＤＬ６５－１及び６５－２内の可変遅延経路を設定し、較正回路５０及びスイッチＳＷ１～ＳＷ４の制御を介して較正動作を制御することができる。例えば、通常の通信動作中、コントローラ３０は制御信号を出力して、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２が互いに接続され、衛星９１、９２のうちの一方のみと通信するためのビームを集合的に形成させる。ハンドオーバ期間の第１の部分の間、コントローラ３０は、任意の外部通信のためのアンテナ２０－２を非アクティブにすることによって、アンテナ２０－１に対してのみ衛星９１と通信させるための制御信号を出力することができ、一方、他の制御信号は、較正回路５０の制御を介してアンテナ２０－２の較正動作を開始する。（較正のために、コントローラ３０は、後述する位相及び振幅参照データ並びに補正データを記憶することができるメモリ３１を含む。）ハンドオーバ期間の第２の部分の間、又は異なるハンドオーバ期間において、コントローラ３０は、同様のやり方でアンテナ２０－１の較正を開始することができる。ここで、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２の較正は、「真の時間遅延ユニット」（ＴＴＤＵ）と区別なく呼ばれるＶＤＬ６５－１、６５－２の較正を含むことに留意されたい。各ＶＤＬ６５－１、６５－２は、長さが異なり、したがって挿入位相が異なる複数の選択可能な遅延線セクションを含む。各ＶＤＬ６５内の複数のスイッチは、コントローラ３０によって制御可能であり、信号経路に対して遅延線のうちの１つ又は複数を選択し、それによって、それぞれのＶＤＬ６５を通して所望の挿入位相を設定する。このようにして、アンテナシステム１０の二つの半部分の間の目標とする位相関係（典型的には等しい挿入位相、すなわち位相整合）を達成することができる。代替的な実施形態では、ＶＤＬ６５の一方を固定遅延線により置き換えてもよく、他方のＶＤＬ６５を調整することによって、二つの半部分の間の位相関係が設定される。更に他の実施形態では、他のタイプのタイムシフタがＶＤＬ６５の代わりに用いられる。別の実施形態（図２Ｃに関連して以下で説明する）では、複数の内部ＶＤＬ６５が各アンテナ２０－１、２０－２内に設けられ、それらの遅延はコントローラ３０によって個別に制御される。

ここで、コントローラ３０は、制御線ＣＬ上の制御信号を較正回路３０に出力して、アンテナシステム１０と任意の外部通信システムとの間の、ハンドオーバ期間を除く全ての通信期間中、較正動作のために制御線ＣＬを非アクティブにすることができることに留意されたい。

以下に詳述する方法により、アンテナ２０－１及び２０－２の較正は、通常の通信動作中には回避され、ハンドオーバ期間中に実行される。この方式では、アンテナシステム１０には、同様の目的を達成しながら、「いつでも」現場で較正するように構成された従来のアンテナシステムで利用可能であるように、較正を実行するためのより単純な較正回路を装備することができる。例えば、通信が中断されない現場操作の特定の期間にわたる信号経路の位相及び振幅整合における必要な許容範囲を、アンテナシステム１０によって満たすことができるが、従来のシステムは、著しくより複雑な較正回路を用いなければそのような許容範囲を満たすことができない。

引き続き図１Ａを参照すると、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２は各々、Ｎ個のアンテナ素子２２－１～２２－Ｎを有する平面フェーズドアレイであってもよいが、他の例では、素子の数は２つのアンテナ間で異なってもよい。第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２は各々、それらの境界内に、典型的には図示のように中央位置に配置されたそれぞれの較正素子２５－１，２５－２を有してもよい。較正素子２５－１，２５－２はスイッチＳＷ２を通して較正回路５０にそれぞれ選択的に接続され、アンテナ素子２２に類似する放射素子であってもよい。他の実施形態では、単一の較正素子２５のみが両方のアンテナ２０－１，２０－２に使用され、他方のアンテナ２０に隣接する一方のアンテナ２０の縁部付近に取り付けられる。更に他の例では、各アンテナ２０－１，２０－２は複数の較正素子２５を含み、各較正素子２５は、それぞれのアンテナ内のその較正素子を取り囲むＭ個のアンテナ素子のグループの較正のために割り当てられ、Ｍ＜Ｎである。

第１の衛星９１との通常の通信動作中、受信方向において、受信信号Ｓ_Ｒ１が各アンテナ２０－１及び２０－２によって受信され、各アンテナは、受信信号Ｓ_Ｒ１から「受信ビーム信号」Ｓ_ＲＢ１及びＳ_ＲＢ２をそれぞれ導出して出力する。通常の通信中、（送信交差結合スイッチ４１から提供される）「送信ビーム信号」Ｓ_ＴＢ１及びＳ_ＴＢ２は、Ｔ／Ｒ素子１８－１及び１８－２を介してアンテナ２０－１及び２０－２にそれぞれルーティングされる。送信／受信（Ｔ／Ｒ）素子は、送信信号と受信信号の両方が同じアンテナ及び他の回路構成要素／信号経路（例えば、各アンテナ２０－１，２０－２内のコンバイナ／ディバイダ網の経路）を共有することを可能にするように、受信信号から送信信号を分離するための素子である。例えば、Ｔ／Ｒ素子１８－１及び１８－２は、半二重通信の場合にはＴ／Ｒスイッチであってもよく、送信対受信で異なる周波数チャネルを用いる全二重通信の場合にはダイプレクサであってもよい。（以下に説明するように、各アンテナ２０－１，２０－２内に追加のＴ／Ｒ素子が含まれてもよい。）ここで、アンテナ素子２２が送信動作と受信動作とで共有されない他の実施形態では、Ｔ／Ｒ素子１８を省略することができることに留意されたい。送信信号Ｓ_ＴＢ１及びＳ_ＴＢ２は、Ｔ／Ｒ素子１８－１及び１８－２のポートｐ２及びｐ３からアンテナアレイ２１にルーティングすることができる。同時に又は交互に、受信信号Ｓ_ＲＢ１，Ｓ_ＲＢ２は、アンテナアレイ２１からＴ／Ｒ素子１８－１，１８－２のポートｐ１及びｐ４にそれぞれルーティングすることができる。通常の通信中、受信信号_ＳＲＢ１及びＳ_ＲＢ２は、結合器６０－１，６０－２、ＶＤＬ６５－１，６５－２、スイッチＳＷ３，ＳＷ４を介して更に、それぞれＲＣＣスイッチ４０にルーティングされる。ＲＣＣスイッチ４０は、これらの信号を交差結合して、実質的に振幅の等しい出力信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２を出力する。出力信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２は、アンテナシステム１０の状態に応じて、後述する１つ又は複数の復調器にルーティングされる。ここで、図８に関連して後述する代替の実施形態では、ＳＰＤＴスイッチＳＷ３及びＳＷ４が省略され、ＳＰＭＴスイッチＳＷ１への入力は、ＲＣＣスイッチ４０及びＴＣＣスイッチ４１内の結合器から発生することに留意されたい。この場合、受信上の較正経路は、ＲＣＣスイッチ４０内の経路を含む。

送信方向において、第１の衛星９１又は第２の衛星９２に送信信号Ｓ_Ｔ１，Ｓ_Ｔ２の一方のみが送信される通常の通信中に、信号Ｓ_ＩＮ１又はＳ_ＩＮ２の一方のみが入力されてもよい。この場合、入力された信号Ｓ_ＩＮ１，Ｓ_ＩＮ２の一つから送信ビーム信号Ｓ_ＴＢ１，Ｓ_ＴＢ２が導出される。信号Ｓ_Ｔ１，Ｓ_Ｔ２が第１及び第２の衛星９１，９２に同時に送信されるハンドオーバ期間の一部において、信号Ｓ_ＩＮ１，Ｓ_ＩＮ２の両方が入力されてもよい。

第１の衛星９１との通常の通信動作中、アンテナシステム１０は、第２の衛星９２から送信された信号を処理しなくてもよく、第２の衛星９２との通常の通信中、その逆も同様である。例えば、第１の衛星９１は、第１の周波数チャネルを介して送信／受信することができ、第２の衛星９２は、第１の周波数チャネルとは異なる第２の周波数チャネルを介して送信／受信し、アンテナシステム１０は、第１の衛星９１と正常に通信する場合、第１の周波数チャネル外の信号をろ波除去することができる。第１の衛星９１との通常の通信について上述したのと同様に、アンテナシステム１０は、ハンドオーバ期間後に、アンテナ２０－１及び２０－２の両方を使用して第２の衛星９２との間で通信された信号Ｓ_Ｒ２／Ｓ_Ｔ２を受信／送信することによって第２の衛星９２と正常に通信することができ、第１の衛星９１との間の信号を処理しない。このハンドオーバ期間後では、単一の変調器に由来する信号Ｓ_ＩＮ１、Ｓ_ＩＮ２のうちの１つがアンテナシステム１０に入力されてもよく、両方の信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２は、上述したのと同様のやり方でアンテナシステム１０から出力される。

ハンドオーバ期間中、一方又は両方の結合器６０－１，６０－２の結合経路出力端子は、スイッチＳＷ２を介して較正回路５０に選択的に接続されるが、結合経路を通る結合信号は、通常の通信動作中に使用されなくてもよい。簡潔には、一実施形態による受信経路較正では、一度に２Ｎ個の可能な受信経路のうちの１つが較正され、複数のそのような受信経路が順次較正される。任意の所与の時点において、受信信号経路は、アンテナ素子２２ｉのうちの選択された１つ（ｉ＝１からＮのいずれか１つ）から参照点まで較正される。一例では、ハンドオーバ期間中に十分な時間が利用可能である場合、アンテナ２０－２から参照点までのＮ個の受信経路の全てをハンドオーバ期間の一部で較正してもよい。更に十分な時間が利用可能である場合、アンテナ２０－１からのＮ個の受信経路の一部又は全部を較正してもよい。例示的な較正動作について以下に説明する。

図１Ｂは、アンテナシステム１０の追加の例示的な回路及び接続経路を概略的に示す。特に、送信交差結合（ＴＣＣ）スイッチ４１と、アンテナアレイ２１と、較正回路５０との間に接続された例示的な回路素子が示されている。ＴＴＣスイッチ４１と第１のアンテナ２０－１との間の第１の送信信号経路は、ＳＰＤＴスイッチＳＷ３’、結合器６０－１’、及びＴ／Ｒ素子１８－１の直列接続を含む（なお、送信信号Ｓ_ＴＢ１はポートｐ２に印加される）。ＴＴＣスイッチ４１と第２のアンテナ２０－２との間の第２の送信信号経路は、ＳＰＤＴスイッチＳＷ４’、結合器６０－２’、及びＴ／Ｒ素子１８－２の直列接続を含む（送信信号Ｓ_ＴＢ２はポートｐ３に印加される）。したがって、この例では、ＴＴＣスイッチ４１とアンテナアレイ２１との間の送信信号経路は、ＶＤＬを省略する。代替の構成では、１つ又は複数のＶＤＬが含まれる。ここで、ＳＰＭＴスイッチＳＷ１は入力ポートｈ及び４つの出力ポートｆ，ｇ（図１Ａに見られる），ｆ’及びｇ’を有し、ＳＰＭＴスイッチＳＷ２は入力ポートａ及び６つの出力ポートｂ，ｃ，ｄ，ｅ（図１Ａ），ｄ’及びｅ’を有することに留意されたい。較正中、送信較正経路は、図１Ｂに示すように、スイッチＳＷ２のポートｄ’及びｅ’並びにスイッチＳＷ１のポートｆ’及びｇ’を介して選択的にルーティングする点で、図１Ａの受信較正経路とは異なる。図１Ｂに示す構成の代替構成では、較正測定においてＴＣＣスイッチ４１内に送信経路を含めることが所望される場合、ＳＰＤＴスイッチＳＷ３’及びＳＷ４’は省略してもよく、ＳＰＭＴスイッチＳＷ１への送信経路較正入力は、ＴＣＣスイッチ４１内の結合器から発生しもよい。

図１Ｃは、図１Ａのアンテナシステムの追加の例示的な送信及び受信回路を概略的に示す。アンテナシステム１０は、第１の低ノイズブロック（ＬＮＢ）７２－１及び第２の低ノイズブロック（ＬＮＢ）７２－２と、第１の復調器７４－１及び第２の復調器７４－２と、第１の変調器７８－１及び第２の変調器７８－２と、信号プロセッサ７７０とを更に含み得る。第１及び第２の低ノイズブロック７２－１及び７２－２は各々、受信信号の更なる低ノイズ増幅を提供する。
ＲＣＣスイッチ４０の交差結合が意図的に遮断されるハンドオーバ期間の一部（図７Ａ～図７Ｇに関連して後述する）の間、第１及び第２の復調器７４－１及び７４－２は、それぞれ信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２を受信及び復調する。復調された出力は、更なる処理のために信号プロセッサ７７０に提供される。例えば、信号プロセッサ７７０は、Ｉ／Ｏインタフェース（図示せず）に接続してもよく、エンドユーザデータ、例えば、復調信号から導出されたオーディオ／ビデオデータを出力してもよい。上述のようなソフトハンドオーバ中、信号プロセッサ７７０は、異なる衛星９１及び９２からの受信信号Ｓ_Ｒ１，Ｓ_Ｒ２から発生した信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２から冗長情報信号を復元することができる。信号プロセッサ７７０は、冗長情報信号に基づいて、単一のオーディオ／ビデオ出力データストリームをＩ／Ｏインタフェースに出力してもよい。

第１及び第２の変調部７８－１及び７８－２は、信号処理部７７０から変調対象の入力信号を受け取る。例えば、変調器７８－１及び７８－２のうちの一方のみを単一の変調器として選択して、信号プロセッサ７７０から受信したデータストリームを変調する変調信号を出力することができる。通常の通信中、変調信号は、ＴＣＣスイッチ４１によって分割され、アンテナアレイ２１を介してそれぞれ衛星９１又は９２への送信信号ＳＴ１又はＳＴ２を生成する。ＴＣＣスイッチ４１の交差結合が遮断されるハンドオーバ期間の一部の間、第１及び第２の変調器７８－１及び７８－２の両方は、受信方向について本明細書で説明したハンドオーバ動作と同様のやり方で、それぞれ第１の衛星９１及び第２の衛星９２に送信するための信号を個別に変調する。

図２Ａは、アンテナシステム１０の例示的なアンテナアレイ２１を概略的に示す。アンテナアレイ２１は、並置されたアンテナ２０－１及び２０－２を含むことができ、その各々は、共通表面Ｆ、例えば誘電体基板の上面を基準にして同形に配置された複数のＮ個のアンテナ素子２２－１～２２－Ｎを含むフェーズドアレイであり得る。アンテナ素子２２の各々は、表面Ｆ上の印刷パッチアンテナであってもよい。あるいは、アンテナ素子２２は、表面Ｆから均一に離間されたダイポール、モノポール、又は他のアンテナタイプである。いずれの場合も、１つ又は複数の較正素子２５は、各アンテナ２０－１、２０－２の開口周縁内に同様に取り付け又は印刷してもよい。較正素子２５の好都合な位置は、その較正素子２５の使用によって較正されるように指定されたアンテナ素子２２のグループに関して中心の位置である。各較正素子２５は、それぞれの信号線５５－１又は５５－２及びスイッチＳＷ２内のスイッチング経路を介して較正回路５０に直接接続することができる放射素子である。各アンテナ２０－１及び２０－２は、Ｎ個のＲＦ集積回路（ＲＦＩＣ）８０と、Ｎ：１コンバイナ／ディバイダ２９とを更に含んでもよく、Ｎ個のアンテナ素子２２－１～２２－ＮとＮ：１コンバイナ／ディバイダ２９との間にそれぞれ接続される。アンテナ素子２２の各々は、送信動作及び受信動作の両方に使用することができる。他の実施形態では、アンテナ素子２２は、送信動作及び受信動作のために共有されない。代わりに、各アンテナ２０内の複数のＫ＜Ｎ個のアンテナ素子２２は、アンテナシステム１０から信号を送信するために専用であり、残りの複数のＰ＝Ｎ－１個のアンテナ素子は、衛星からアンテナシステム１０に送信された信号を受信するために専用である。Ｋ個の素子は、Ｋ個及びＰ個のアンテナ素子の各々が共通の形成因子によって定義され、同じ有効開口部を有するように、Ｐ個のアンテナ素子と共に散在してもよい。あるいは、Ｋ個の送信アンテナ素子２２のサブアレイは、Ｐ個の受信アンテナ素子２２のサブアレイに隣接して存在してもよい。上記の方式のいずれにおいても、各アンテナ２０は、場合によっては、受信信号の全てを結合受信ビーム信号に結合することと、入力送信ビーム信号をＮ個又はＫ個のアンテナ素子２２に出力されるＮ個又はＫ個の分割送信信号に分割することとの両方のために、単一のコンバイナ／ディバイダ網２９を使用することができる。別の例では、別個のディバイダ網が送信信号に使用される。

以下の説明では、説明を簡単にするために、アンテナ素子２２の各々が送信動作及び受信動作の両方に使用されると仮定する。この目的のために、送信時に、アンテナ２０－１のＮ：１コンバイナ／ディバイダ２９は、ディバイダとして動作するとき、アンテナ２０－１のポート８５－１で受信された「送信ビーム信号」Ｓ_ＴＢ１をＮ個の「送信素子信号」Ｓ_ＴＥ－１～Ｓ_ＴＥ－Ｎに分割する。後者の信号は、ＲＦＩＣ８０によってそれぞれ調整され、アンテナ２０－１のアンテナ素子２２－１～２２－Ｎによって放射されて、アンテナアレイ２１によって生成された送信アンテナビームの少なくとも一部を形成する。同様に、アンテナ２０－２のポート８５－２における入力送信ビーム信号Ｓ_ＴＢ２は、アンテナ２０－２によってそのアンテナ素子２２を介して分割され、送信される。受信方向において、アンテナ２０－１のアンテナ素子２２－１～２２－Ｎによって受信された信号は、それぞれのＲＦＩＣ８０によって調整されて、コンバイナとして動作するＮ：１コンバイナ／ディバイダ２９のＮ個のそれぞれの入力ポートに印加される「受信素子信号」Ｓ_ＲＥ－１～Ｓ_ＲＥ－Ｎを生成する。これらの信号を組み合わせて受信ビーム信号Ｓ_ＲＢ１を生成する。同様の動作がアンテナ２０－２によって行われ、受信ビーム信号Ｓ_ＲＢ２が生成される。

図２Ｂは、任意のアンテナ素子２２ｉとの間で信号を送受信するためのＲＦＩＣ８０の構成例を示している。ＲＦＩＣ８０は、受信回路（「受信チェーン」）８１及び送信回路（「送信チェーン」）８２を含むことができ、各々がＴ／Ｒスイッチ又はダイプレクサであり得るＴ／Ｒ素子８３と８４との間に接続される。Ｔ／Ｒ素子８３は、アンテナ素子２２ｉに接続されたノード８７における入力ポートと、受信チェーン８１の一端に接続された第１の出力ポートと、送信チェーン８２の一端に接続された第２の出力ポートとを有する。受信チェーン８１及び送信チェーン８２の他端は、Ｔ／Ｒ素子８４のそれぞれの第１及び第２の出力ポートに接続され、Ｔ／Ｒ素子８４の入力ポートは、Ｎ：１コンバイナ／ディバイダ２９のＮ個の出力ポートのうちの１つに接続される。Ｔ／Ｒ素子８３及び８４がＴ／Ｒスイッチである場合、これらは、半二重動作における異なるタイムスロット中に信号を送信及び受信するための別個のルートを提供し得る。異なる周波数チャネルが送信及び受信に使用される場合、Ｔ／Ｒ素子はダイプレクサであり、不要な周波数を除去することによって送信信号が受信チェーン８１と干渉することを防止することができ、逆もまた同様である。

受信チェーン８１は、振幅調整器２３、位相シフタ２４、及びバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６の直列接続を含むことができる。図示の直列接続の順序は、他の例では異なっていてもよい。各振幅調整器２３は、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２７のみから、又は可変減衰器２８と直列のＬＮＡ２７から構成してもよい。送信チェーン８２は、位相シフタ３４、ＢＰＦ３６、及び振幅調整器３３の直列接続を含むことができ、振幅調整器は、可変減衰器３８と直列の電力増幅器（ＰＡ）３７又はＰＡ３７のみで構成することができる。アンテナアレイ２１内の振幅調整器２３，３３、位相シフタ２４，３４及びＢＰＦ２６の各々は、コントローラ３０によって生成され、それぞれの制御線ＣＬ又は共有制御線ＣＬを介して送信されるそれぞれの又はグループ化された制御信号によって個別に制御することができる。位相シフタ２４又は３４に送られる制御信号は、その位相シフタの挿入位相を設定する。振幅調整器２３又は３３に送られる第１の制御信号は、振幅調整器内のＬＮＡ２７又はＰＡ３７のバイアス電圧を制御し、それによってその利得を制御することができ、又は第１の制御信号がバイアス電圧自体を搬送してもよい。振幅調整器２３又は３３内のＬＮＡ又はＰＡへの第１の制御信号はまた、ＰＡ又はＬＮＡのオンオフ状態を設定し得る。振幅調整器２３又は３３内の可変減衰器２８又は３８に出力される第２の制御信号は、可変減衰器の挿入損失を設定する。ＢＰＦ２６又は３６に出力される制御信号は、そのＢＰＦの通過帯域を設定することができる。

アンテナアレイ２１が送信方向に所望のアンテナビームを形成するために、各アンテナ素子２２の給電点８７における送信信号の振幅及び位相は、一般に、所定の値の特定の範囲内にある必要があり得る。したがって、各アンテナ２０－１，２０－２について、ポート８５（又はアンテナシステム１０内の他の参照点）と各アンテナ素子２２の給電点８７との間の信号経路の挿入位相及び挿入損失（後者はしばしば経路利得又は順方向電圧利得Ｓ２１と呼ばれる）は、アンテナシステム１０が製造中に設定されたときに決定された値の所定の許容範囲内にあるべきである。このような公差は、例えばビーム指向精度、ビーム幅、アンテナ利得、サイドローブなどの必要な特性を有する送信アンテナビームを生成するために、大部分の信号経路について満たされるべきである。受信経路についても同様である。製造プロセス中に、信号経路の超大部分（例えば、９０％超又は９５％超）についてそのような公差が満たされることを保証するための較正手順が、較正回路５０及び較正素子２５を使用して実行されている場合がある。しかしながら、アンテナシステム１０が現場操作されると、信号経路特性は、様々な要因に起因して変化することがあり、較正回路５０は、信号経路を周期的に再較正するために使用することができる。

図２Ｃは、アンテナシステム１０のアンテナアレイ２１の代替的な構成を概略的に示す。アンテナアレイ２１ａは、各々がコントローラ３０によって制御される選択可能な可変遅延を各アンテナ内のアンテナ素子２２のグループに提供するための複数の可変遅延線（ＶＤＬ）を含む第１のアンテナ２０ａ－１及び第２のアンテナ２０ａ－２を含む。したがって、単一のＮ：１コンバイナ／ディバイダを含む代わりに、各アンテナ２０ａは、複数のＫ：１コンバイナ／ディバイダ２８０と（Ｎ／Ｋ）：１コンバイナ／ディバイダとの間に接続された複数の（Ｎ／Ｋ）個のＶＤＬ６５－１又は６５－２を含む。したがって、Ｋ個のアンテナ素子２２の（Ｎ／Ｋ）個のグループに関連付けられた信号経路は、各々、較正手順の一部として、それぞれのＶＤＬ６５－１又は６５－２によって効果的に位相シフトされ得る。例えば、Ｋ個のアンテナ素子２２－１～２２－Ｋの第１のグループに関連付けられた信号経路は、第１の遅延を有するように制御される第１のＶＤＬ６５－１によって遅延され、Ｋ個のアンテナ素子２２－（Ｎ＋１－Ｋ）～２２－Ｎの第２のグループに関連付けられた信号経路は、第２の遅延を有するように制御される別のＶＤＬ ６５－１によって遅延される。

図３Ａは、アンテナシステム１０における例示的な受信経路較正ループ及び較正回路を示す。図３Ｂは、アンテナシステム１０における例示的な送信経路較正ループ及び較正回路を示す。例えば、図１Ａ～図３Ｂをまとめて参照すると、本明細書の実施形態によれば、ハンドオーバ期間の一部の間、アンテナ２０－２は衛星と通信し、アンテナ２０－１に対して較正動作が実行される。図３Ａに示すように、アンテナ２０－１の個々のアンテナ素子２２と参照点８５－１との間の受信経路を現場較正するために、最初に参照経路測定が行われ得る。その後、参照経路測定を基準にして受信経路測定を行うことができる。参照経路測定では、アンテナ２０－１の全てのＬＮＡ２７を最初にオフにして、測定中のノイズを制限する。スイッチＳＷ２は、入力ポート「ａ」を出力ポートｄに接続するように制御され、ポートｄは結合器６０－１の結合ポートに接続される。次いで、試験信号ＴＳ_ＯＵＴが、スイッチＳＷ２、結合器６０－１，ＶＤＬ６５－１、スイッチＳＷ３（スイッチＳＷ１に向かって閉じるようにそのスイッチ経路が制御される）、及びスイッチＳＷ１（図１Ａに見られるように、そのスイッチ経路が入力ポートｈと出力ポートｇとの間で閉じられた状態で）を含む直列経路を通って送られる。したがって、較正回路５０のポートｐ５における帰還信号ＴＳ_ＩＮは、参照経路における試験信号ＴＳ_ＯＵＴのフィードバック部分を表す。次いで、較正回路５０は、ＴＳ_ＩＮ対ＴＳ_ＯＵＴの相対振幅及び位相を測定して、参照経路測定値（例えば、参照経路の挿入損失及び挿入位相）を獲得することができる。次いで、アンテナ素子２２を含む受信経路の測定を開始することができる。

例えば、アンテナ素子２２－１と参照点８５－１との間の受信経路を測定するために（Ｔ／Ｒ素子１８－１及び結合器６０－１内の経路が測定全体を通して一定のままであるという仮定の下で）、アンテナ素子２２－１に接続されたＬＮＡ２７はオンに切り替えられ、一方でアンテナ２０－１の残りのＬＮＡはオフのままである。同時に、制御信号は、スイッチＳＷ２の切り替え経路を信号線５５－１に設定することができ（経路ａ－ｃは閉じられている）、較正回路５０は同じ試験信号ＴＳ_ＯＵＴを出力する。なお、試験信号ＴＳ_ＯＵＴの周波数は、アンテナ２０－２と衛星との間の現在の通常の通信に用いられる周波数と異なっていてもよい。試験信号ＴＳ_ＯＵＴは較正素子２５－１にルーティングされ、較正素子２５－１は試験信号ＴＳ_ＯＵＴを放射する。放射された信号は、アンテナ２０－１のアンテナ素子２２－１によって取り込まれ、アンテナ素子２２－１に接続されたＲＦＩＣ８０の受信経路を通り、次いでアンテナ２０－１のＮ：１コンバイナ／ディバイダ２９を通り、残りの受信経路チェーンを通って較正回路５０のポートｐ５、すなわち、Ｔ／Ｒ素子１８－１、コンバイナ６０－１、ＶＤＬ６５－１、並びにスイッチＳＷ３及びＳＷ１に送られる。これにより、アンテナ素子２２－１で受信された近接場信号ＴＳ_ＯＵＴは、入力信号ＴＳ_ＩＮの別の一例として、スイッチＳＷ１を介して較正回路５０にフィードバックされる。次いで、較正回路５０は、ＴＳ_ＩＮ対ＴＳ_ＯＵＴの相対振幅及び位相を再び測定して試験経路測定値を獲得し、試験経路測定値を参照経路測定値と比較して最終的な受信経路測定値を獲得することができる。

次いで、較正回路５０は、測定結果をデータ線５２上のコントローラ３０に報告することができる。次いで、コントローラ３０は、測定結果を予想結果、例えば、アンテナシステム１０の製造セットアップ中に行われ、メモリ３１に記憶された同じ測定の結果と比較することができる。いくつかの例では、コントローラ３０又は較正回路５０のコントローラは、例えば、結果の一方を参照として使用し、他の結果をこの参照と比較することによって、測定結果の相対位相及び相対振幅を互いに比較する。いずれの場合も、比較が、信号経路全体の振幅及び／又は位相が閾値を超えて変化したこと、又は参照結果の振幅及び／又は位相と閾値を超えて異なることを示す場合、コントローラ３０は調整を実行することができる。調整は、測定されたばかりのアンテナ素子２２ｉに接続された受信経路８０内の位相シフタ２４の位相オフセット及び／又はＬＮＡ２６の利得及び／又は減衰器２８の損失の調整を含むことができる。調整後、較正試験を繰り返して、調整が成功したことを確実にすることができる。次いで、このプロセスは、ハンドオーバ期間中に時間が許せば、残りのアンテナ素子（アンテナ素子２２－１が最初に測定された場合は２２－２～２２－Ｎ）について順次繰り返してもよい。ハンドオーバ期間の別の部分において、又は次のハンドオーバ期間において、アンテナ２０－１が衛星と通信している間にアンテナ２０－２の受信経路を較正するために、類似の較正プロセスが実行してもよい。

ここで、第１のアンテナ２０－１と第２のアンテナ２０－２との間の位相整合は、最初に２つのアンテナの較正における参照経路測定値を互いに比較し、次いで結果をコントローラ３０に報告することによって実行できることに留意されたい。次に、コントローラ３０は、ＶＤＬ６５－１，６５－２の一方又は両方において遅延調整を行って、２つのアンテナ２０－１，２０－２に至る受信経路の位相を整合させることができる。図２Ｃの構成における１つ又は複数のＶＤＬ６５に対する遅延調整は、異なるＶＤＬ６５に接続された信号経路において測定が行われた後に行ってもよい。別の例示的なシーケンスでは、上述の構成のいずれかにおけるＶＤＬ６５は、ＲＦＩＣ８０内の位相シフタ及び／又は増幅器の較正の前に較正してもよい。

図３Ｂは、類似の較正手順が、各アンテナ２０－１及び２０－２内の送信経路を較正するために実行され得ることを例示する。例えば、アンテナ２０－１の送信経路較正では、アンテナ２０－１が任意の衛星との通信のために非アクティブにされるように、アンテナ２０－１の全ての電力増幅器３７が最初にオフにされてもよい。参照経路測定は、スイッチＳＷ１及びＳＷ３’の信号経路が信号ＴＳ_ＯＵＴを結合器６０－１’に送るように制御され、スイッチＳＷ２の信号経路がポートａ～ポートｄ’に接続されている間に、較正回路５０のポートｐ５から試験信号ＴＳ_ＯＵＴを出力することによって行うことができる。これにより、試験信号ＴＳ_ＯＵＴは、帰還信号ＴＳ_ＩＮとして較正回路５０のポートｐ６に戻って伝播することができる。次に、信号ＴＳ_ＩＮ及びＴＳ_ＯＵＴを比較して、参照経路「Ｓ２１」のＳパラメータ測定値（挿入損失及び位相）を取得する。次いで、アンテナ素子２２への送信経路測定値は、一度に一つのＰＡ３７をオンにすることによって開始してもよい。アンテナ素子２２－１への送信経路を測定するために、例えば、試験信号ＴＳ_ＯＵＴは、ポートｐ５から接続されたＲＦＩＣ８０を通る送信経路チェーンを介してアンテナ素子２２－１にルーティングされる。アンテナ素子２２－１は試験信号を放射し、試験信号は較正素子２５－１によって受信され、帰還信号ＴＳＩＮとして較正回路５０に戻される。次いで、ＴＳ_ＩＮは、ＴＳ_ＯＵＴと比較される。これは、試験経路測定値を獲得するために参照経路測定値に対して行われたのと同様に行われ、試験経路測定値が参照経路測定値と比較され、試験経路測定値を獲得する。測定結果はコントローラ３０に送信してもよく、コントローラはその後、受信経路の場合に行われたのと同様に送信経路素子の振幅及び位相の調整を行うことができ、それによって送信経路較正を完了する。次いで、このプロセスは、アンテナ素子２２－２～２２－Ｎについて繰り返してもよい。図３ＢにはＶＤＬが示されていないが、（ＲＦＩＣ位相シフタ３４によって提供される）位相シフトに加えて、（ＶＤＬによって提供される）タイムシフトを送信時に使用してもよいことが理解される。

図４Ａは、アンテナシステム１０の較正回路５０の一例である較正回路５０ａのブロック図である。較正回路５０ａは、ＳＰＤＴスイッチＳＷ７及びＳＷ８と、ＲＦ源５１と、コントローラ５５と、ＲＦ受信器５３と、Ｉ／Ｏインタフェース５７とを含む。上述のような受信経路較正測定中、ＲＦ源５１は試験信号ＴＳ_ＯＵＴを生成し、スイッチＳＷ７はコントローラ５５によって制御され（コントローラ３０から較正手順のためのコマンドを受信する）、その切り替え状態を位置「Ａ」に設定し、それによって信号ＴＳ_ＯＵＴをポートｐ６にルーティングする。スイッチＳＷ８は同様に、ポートｐ５で帰還信号ＴＳ_ＩＮを受信し、それを受信器５３にルーティングするためにその位置「Ａ」に制御される。コントローラ５５及び受信器５３は、信号ＴＳ_ＯＵＴとＴＳ_ＩＮとの間、及び参照経路信号と試験経路信号との間で上記の比較を一緒に又は個別に実行し、測定結果をＩ／Ｏインタフェース５７を介してデータ線５２上のコントローラ３０に送信することができる。上述のような送信経路較正測定中、スイッチＳＷ７及びＳＷ８のスイッチ位置が各々位置「Ｂ」に切り替えられ、同じ又は同様の動作が実行される。このようにして、帰還信号ＴＳ_ＩＮがポートｐ６で受信されている間、試験信号ＴＳ_ＯＵＴはポートｐ５にルーティングされる。

図４Ｂは、アンテナシステム内の較正回路の別の例を概略的に示す図である。このアーキテクチャの利点は、低周波ノイズを低減又は最小化できることである。較正回路５０ｂは、ＲＦ源５１ａと、ＲＦ受信器５３ａと、コントローラ５５ａとを含み、上記のやり方と同様に制御されるスイッチＳＷ７、ＳＷ８及びＩ／Ｏインタフェース５７（両方とも図４Ｂには示されていない）を更に含んでもよい。ＲＦ源５１は、第１の局部発振器（ＬＯ）４０２と、ＲＦ電力ディバイダ４０６と、アップコンバータ４０８と、第２の局部発振器４０４とを含む。一例では、第２のＬＯ４０４は、第１のＬＯ４０２よりも低いノイズＬＯを生成する。受信器５３ａは、ＲＦ電力ディバイダ４１０と、ピーク検出器４１２と、ダウンコンバータ４１４と、位相検出器４１６とを含む。コントローラ５５ａは、第１及び第２のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４２０－１，４２０－２と、デジタル信号分析器４２２とを備える。

受信経路又は送信経路較正測定を実行するために、第１のＬＯ４０２は比較的低い周波数のＲＦ信号を生成し、これはディバイダ４０６によって第１及び第２の分割ＬＯ信号に分割される。第１の分割ＬＯ信号は、第２のＬＯ４０４で生成された第２のＬＯ信号を用いてアップコンバータ４０８でアップコンバートされ、試験信号ＴＳ_ＯＵＴとして出力される。帰還信号ＴＳ_ＩＮは、ディバイダ４１０によって、ピーク検出器４１２に印加される第１の分割帰還信号と、ダウンコンバータ４１４に印加される第２の分割帰還信号とに分割される。ピーク検出器４１２は、第１の分割帰還信号のピーク振幅を検出し、包絡線信号をＡＤＣ４２０－１に出力し、ＡＤＣ４２０－１は、包絡線信号のデジタルサンプルを生成する。デジタルサンプルは、分析器４２２によって解析され、分析器は、そこから第１及び第２の振幅結果信号Ａ１，Ａ２を生成する。結果信号Ａ１はサンプルの平均μを表し、結果信号Ａ２はサンプルの標準偏差

を表し、これは振幅ノイズを示す。結果信号Ａ１及びＡ２は、データ線５２を介してコントローラ３０に出力される。コントローラ３０は、結果信号を使用して、測定された関連する受信経路又は送信経路における振幅の調整に関する決定を行う。

ダウンコンバータ４１４は、ディバイダ４０６から出力された第１の分割ＬＯ信号である第１の参照信号ＲＥＦ１を用いて、第２の分割帰還信号を受信してダウンコンバートする。ダウンコンバータ４１４のダウンコンバートされた出力信号は、第２の参照信号ＲＥＦ２（第２のＬＯ信号）を使用して信号の位相を検出する位相検出器４１６に適用される。位相検出器４１６は、検出された位相を示す位相信号を出力し、位相信号は、ＡＤＣ４２０－２によってデジタル化され、位相サンプルのストリームを提供する。位相サンプルは分析器４２２によって分析され、分析器はそこから、位相サンプルの平均μを表す第１の位相結果信号と、位相サンプルの標準偏差

を表す第２の位相結果信号Ｈ２とを生成する。これらの結果信号Ｈ１，Ｈ２は同様に、データ線５２を介してコントローラ３０に出力される。コントローラ３０は、結果信号を使用して、測定された関連する受信経路又は送信経路における位相の調整に関する決定を行う。

図４Ｃは、アンテナシステム内の較正回路の更なる例を概略的に示す図である。このアーキテクチャの利点は、コスト及び空間占有の両方を低減又は最小化し得ることである。較正回路５０ｃは、コントローラ５５ｂ、ＲＦ源５１ｂ、及びＲＦ受信器５３ｂを含む。コントローラ５５ｂは、第１及び第２のＡＤＣ４２０－１，４２０－２及び分析器４４０を含む。ＲＦ源５１ｂは、単一のＬＯ４０２と、ＬＯ４０２からのＬＯ信号を、試験信号ＴＳ_ＯＵＴとしての第１の分割出力信号と第２の分割ＬＯ信号とに分割するディバイダ４０６とを含む。受信部５３ｂは、ハイブリッド結合器４５０と、同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）復調器４５２とを備える。ハイブリッド結合器４５０は、帰還信号ＴＳ_ＩＮを、９０°だけ互いに位相がずれた第１及び第２の出力信号に分割する。Ｉ／Ｑ復調器は、これらの出力信号をＩ及びＱ出力信号に復調する。ＡＤＣ４２０－１は、ＡＤＣ４２０－２がＱ信号をサンプリングしている間にＩ信号をサンプリングする。分析器４４０は、Ｉ及びＱサンプルを分析して、測定された経路における挿入損失（Ｓ２１振幅）の第３及び第４の振幅結果信号Ａ３，Ａ４をそれぞれ生成する。分析器４４０は、Ｉ及びＱサンプルを更に分析して、測定された経路における挿入位相の平均及びＳＤ（標準偏差）を表す位相結果信号Ｈ３，Ｈ４を生成する。これらの結果信号Ａ３，Ａ４，Ｈ３，Ｈ４は、データ線５２を介してコントローラ３０に出力される。コントローラ３０は、結果信号を使用して、測定された関連付けられた受信経路又は送信経路内の振幅及び位相を調整するための判定を行う。

図５Ａは、現場においてアンテナシステム１０を動作及び較正する例示的な方法５００のフローチャートである。図５Ｂは、方法５００の間のビーム形成及び較正動作の例示的なタイミングを示すタイミング図である。図６Ａは、方法５００によって指定されたハンドオーバ期間の第１の部分の間にアンテナシステム１０によって形成され得る例示的な第１及び第２のビームを示す。図６Ｂは、ハンドオーバ期間の第２の部分の間及び後にアンテナシステム１０によって形成される例示的な第３及び第４のビームをそれぞれ示す。図６Ａ～図６Ｂでは、簡略化のために主ビーム（サイドローブではない）のみが示されており、そのアンテナパターンは単一の平面に示されているが、ビームは全ての平面においてほぼ等しい特性を有するペンシルビームであってもよい。

図１～図６Ｂを全体的に参照すると、方法５００では、ハンドオーバ期間の前に、アンテナアレイ２１を介して第１の衛星９１との通常の通信のために第１のビームＢ１が形成される（Ｓ５０２）。図５Ｂの時点ｔ０の前に発生するこの状態では、コントローラ３０は、両方のアンテナが通信のために完全にアクティブにされるように、アンテナアレイ２１のアンテナ２０－１及び２０－２内の全ての増幅器をオンにすることができる。したがって、アンテナアレイ２１は、各アンテナ２０－１、２０－２のＮ個のアンテナ素子を組み合わせた２次元平面にまたがる２Ｎ個のアンテナ素子を有する有効口径を有し、それによって第１のペンシルビームＢ１が高利得Ｇ１で形成される。位相シフタ２４の位相は、アンテナアレイ２１の有効口径にわたって、均一な位相、又は必要に応じて位相勾配のいずれかを生成するように制御される。このようにして、第１のビームＢ１のピークは、図６Ａに見られるように、衛星９１に向かって走査角θ_０で指向する。走査角θ_０は、所定の参照軸、例えばアンテナアレイ２１の平面Ｆの法線に対する角度である。

第１の衛星９１から第２の衛星９２へのアンテナシステム１０による通信のハンドオーバが差し迫っている場合、時点ｔ０から始まるハンドオーバ期間がコントローラ３０又は外部システムによって設定される。時点ｔ０から時点ｔ１までのハンドオーバ期間の第１の部分（動作Ｓ５０４）では、第２のアンテナ２０－２の関与なしで、第１のアンテナ２０－１を用いて第１の衛星９１と通信するための第２のビームＢ２が形成される。第２のビームＢ２を形成するために、コントローラ３０は、その全ての増幅器をオフにすることによって外部通信用の第２のアンテナ２０－２を非アクティブにする（前述したように較正手順中に一度に１つずつオンにすることができる場合を除く）。このようにしてアンテナ２０－２が非アクティブにされた状態で、上述のように較正回路５０を用いて時点ｔ０～ｔ１の間に較正手順が実行される。第２のビームＢ２は、アンテナ２０－１のアンテナ素子だけにより形成されるため、アンテナアレイ２１の有効口径が半分になり、その結果得られるビームＢ２はビームＢ２よりも広く、利得Ｇ２が低くなる。

時点ｔ１から時点ｔ２までのハンドオーバ期間の第２の部分（動作Ｓ５０６）では、第１の衛星９１との通信のためにアンテナ２０－１によってビームＢ２が形成され続け、第２の衛星９２との通信のために第２のアンテナ２０－２が再びアクティブにされ、第１の衛星９１から第２の衛星９２への通信のシームレスなハンドオーバが開始される。第２のアンテナ２０－２が再びアクティブにされると、第２のアンテナは、第２のビームＢ２とほぼ同じ利得Ｇ２を有する第３のビームＢ３を形成する。したがって、この期間中、アンテナ２０－１及び２０－２は独立して動作し、独立した信号を送信／受信する。例えば、アンテナ２０－２は、衛星９２によって使用されるものとは異なる周波数及び／又はプロトコルの信号により第２の衛星９２と通信し、それによって各通信における干渉が最小限に抑えられる。第２の衛星９２がアンテナアレイ２１の参照軸を基準にして異なる方向に位置する場合、第３のビームＢ３は、第２の衛星９２のこの異なる方向を指向するよう形成される。このシナリオは図６Ｂに示されており、図６Ｂは、走査角θ_１を指向する第３のビームＢ３のピークを示す。この走査角θ_１は、角度θ_０からオフセットされており、第２の衛星９２への視線方向に対応することができる。第３のビームＢ３を走査角θ_１に再指向させるために、コントローラ３０は、アンテナ２０－２の位相シフタ２４に制御信号を印加して、その有効口径にわたって位相勾配が生成されるようにそれらの位相を設定する。更に、各アンテナ素子２２に接続される信号経路の振幅は、ＬＮＡ及びＰＡの利得並びに可変減衰器の損失を制御することによって、ビーム特性を微調整するように個別に制御してもよい。このように位相を設定して振幅を調整する処理は、アンテナ素子２２のビーム重みを調整することであると称してもよい。

事前定義された動作要件に従ってハンドオーバ期間に十分な時間が依然として利用可能である場合、図５Ｂの時点ｔ２と時点ｔ３との間のハンドオーバ期間の第３の部分を動作Ｓ５０８に割り当てることができる。この期間中、外部通信のための第１のアンテナ２０－１は、第１のアンテナ２０－１の全ての増幅器（最初に較正されるアンテナ素子２２に接続された１つ又は複数の増幅器を除く）をオフにすることによって、非アクティブにされる。この非アクティブ化により、第１の衛星９１との通信が終了する。一方、第２のアンテナ２０－２は、第２の衛星９２との通信を継続する。第１のアンテナ２０－１が非アクティブにされている間、ハンドオーバ期間の第１の部分の間に第２のアンテナ２０－２を較正するために使用されたのと同様の較正手順が、第１のアンテナ２０－１を較正するために使用される。

一方、アンテナアレイ２１内の全てのアンテナ素子２２への全ての信号経路の較正を完了するにはハンドオーバ期間に十分な時間が残っていない場合、残りのアンテナ素子２２の較正は次のハンドオーバ期間中に実行してもよい。

ハンドオーバ期間（図５Ｂの時点ｔ３の後）の後、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２の両方を用いて第２の衛星９２と通信するための第４のビームＢ４が形成される（Ｓ５１０）。第４のビームＢ４を形成するために、アンテナ２０－１の位相シフタ２４を制御して、第２のアンテナ２０－２と同じ位相勾配を形成させてもよく、これにより、第４のビームＢ４は、図６Ｂに示すように、角度θ１を指向し、第１のビームＢ１とほぼ同じ利得Ｇ１を有するように形成される。

図７Ａは、アンテナシステム１０の他の構成要素に関連して示される、受信交差結合（ＲＣＣ）スイッチ４０ａの機能ブロック図を示す。ＲＣＣスイッチ４０ａは、上述したＲＣＣスイッチ４０の一実施形態である。図７Ａはまた、例えば、図５Ｂの時点ｔ０の前の、第１の衛星９１との通常の通信中のアンテナシステム１０の状態を示す。交差結合スイッチ４０ａは、第１の、第２の、第３、及び第４の３ｄＢハイブリッド結合器７０－１，７０－２，７０－３及び７０－４と、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３及びＳＷ１４と、交差結合信号線７０１及び７０３と、直線経路信号線７０５及び７０７と、結合器７０及びスイッチＳＷ１１～ＳＷ１４の様々なポートに接続された複数の終端部Ｒとを含む。アンテナシステム１０の他の図示された例示的な構成要素は、アンテナアレイ２１と、較正チェーン（ＣＣ）７９０－１及び７９０－２と、第１及び第２の低ノイズブロック（ＬＮＢ）７２－１，７２－２と、第１及び第２の復調器７４－１，７４－２と信号プロセッサ７７０とを含む。スイッチＳＷ１１～ＳＷ１４の切り替え状態は、制御線ＣＬ上の制御信号を介してコントローラ３０（図７Ａには示されず）によって制御される。較正チェーン７９０－１は、図１Ａに示すように、Ｔ／Ｒ素子１８－１と、結合器６０－１と、ＶＤＬ６５－１と、スイッチＳＷ３とを含む。ＣＣ７９０－２は、Ｔ／Ｒ素子１８－２と、結合器６０－２と、ＶＤＬ６５－２と、スイッチＳＷ４とを含む。

各３ｄＢハイブリッド結合器７０について、任意のポートａ、ｂ、ｃ又はｄに印加される信号は、等しく分割されるが、対向する出力ポート間で直角位相シフトされる。したがって、ポート「ａ」に印加された信号は、ポートｂの信号と、ポートｂの信号から９０°遅れたポートｃの信号とに等しく分割されるが、ポートｂ及びｃの反射電力はほとんどポートｄに現れ、接続された終端部Ｒに終端する。他の実施形態では、ハイブリッドリング（「ラットレース」）結合器又はウィルキンソン電力ディバイダなどの他のタイプの３ｄＢ結合器を、他の実施形態で置換してもよい。

衛星９１との通常通信時には、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２の全ての増幅器をオンにして、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２がそれぞれ出力する第１の受信ビーム信号ＳＲＢ１及び第２の受信ビーム信号ＳＲＢ２を交差結合するように、スイッチＳＷ１１－ＳＷ１４の切り替え状態を制御してもよい。ＲＣＣスイッチ４０ａの２つの半部分と、第１及び第２のアンテナ２０－１，２０－２をＲＣＣスイッチ４０ａに接続する２つの信号経路とを位相平衡させることにより、受信信号エネルギーは実質的に、振幅の等しい位相平衡信号Ｓ_ＯＵＴ１及びＳ_ＯＵＴ２として現れる。信号線７０５，７０３，７０１及び７０７の電気的長さ、並びに結合器７０－１～７０－４及びスイッチＳＷ１１～ＳＷ１４の電気的長さは全て、アンテナシステム１０の製造及び初期設定中に正確に較正しておいてもよい。例えば、結合器７０－１のポート「ａ」から結合器７０－２のポート「ａ」までの信号経路の第１の電気的長さは、結合器７０－３のポート「ａ」から結合器７０－４のポート「ａ」までの信号経路の第２の電気的長さと等しく設定してもよい。しかしながら、結合器７０－３のポートａから結合器７０－２のポートｄまでの電気的長さは、第１の電気的長さを９０°だけ「位相先行」するように設定してもよい。このようにして、結合器７０－２のポート「ａ」及びポート「ｄ」に現れる２つの入力信号の信号エネルギーｋＳＲＢ１及びｋＳＲＢ２（ｋ≒０．５）を構造的に加算することができ、その結果、これらの信号の実質的に全ての信号エネルギーは、信号Ｓ_ＯＵＴ１として結合器７０－２のポートｃに現れる。信号エネルギーの類似の構造的加算を、出力信号Ｓ_ＯＵＴ２を生成するために結合器７０－４において適用可能である。したがって、ビームＢ１は、第１の衛星９１との通常の通信のために形成される。送信交差結合器４１の類似の構成は、送信時にビームＢ１に対して実質的に同じアンテナパターンを生成するように実現することができる。

図７Ｂは、図５Ｂの時点ｔ０とｔ１との間のハンドオーバ期間の上述の第１の部分の間の、受信交差結合スイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の動作状態を示す。この状態では、第２のアンテナ２０－２は、全ての増幅器（ＬＮＡ及びＰＡ）をオフにすることで、非アクティブにされる。（増幅器のそのようなオフは、ランプダウン方式で実現してもよい。）したがって、衛星信号は、回線７０１及び７０７で送受信されない。これにより、第１のアンテナ２０－１は、第１のアンテナ２０－２の関与を受けずに第２のビームＢ２を生成する。復調器７４－１は、出力信号Ｓ_ＯＵＴ１を復調して復調信号Ｓ_ＯＵＴ１’を提供する。ＲＣＣスイッチ４０ａの２つの半部分は、図示のようにスイッチＳＷ１１～ＳＷ１４の以前の切り替え状態を維持することによって、信号線７０１及び７０３を介して交差結合されたままであり得る。

図７Ｃは、図７Ｂの動作状態の時間に続くハンドオーバ期間の第１の部分における、ＲＣＣスイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の動作状態を示す。図７Ｃの状態では、第２のアンテナ２０－２内の全ての増幅器はオフのままであり、ＲＣＣスイッチ４０ａ内の交差結合は、図示のように、スイッチＳＷ１１－ＳＷ１４の各々における切り替え位置を交換することによって遮断される。交差結合が遮断されると、第２のアンテナ２０－２は、第１のアンテナ２０－２が第２のビームＢ２を形成することによって第１の衛星９１と通信し続ける間に、上述のように較正することができる。

図７Ｄは、上述した時点ｔ１～ｔ２の間のハンドオーバ期間の第２の部分の間の、ＲＣＣスイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の動作状態を示す。この状態では、第２のアンテナ２０－２内の増幅器がオンに復帰され、第２のアンテナ２０－２が再びアクティブにされる。更に、コントローラ３０は、第２のアンテナ２０－２に第３のビームＢ３を形成させ、その主ローブが衛星９２を指向するように、第２のアンテナ２０－２内の位相シフタの位相を調整する。一方、ＲＣＣスイッチ４０ａにおける交差結合は遮断されたままであり、第１のアンテナ２０－１及び第２のアンテナ２０－２はそれぞれ個別に第１の衛星９１及び第２の衛星９２と通信する。したがって、第１の復調器７４－１は、衛星９１からの復調受信信号を表す第１の復調信号Ｓ_ＯＵＴ１’を信号プロセッサ７７０に出力し、第２の復調器７４－２は、衛星９２からの復調受信信号を表す第２の復調信号Ｓ_ＯＵＴ２’を出力する。

図７Ｅは、図５Ｂの時点ｔ２～ｔ３のハンドオーバ期間の第３の部分における、ＲＣＣスイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の動作状態を示す。この状態では、第１のアンテナ２０－１の増幅器をオフにすることで、第１のアンテナ２０－１を非アクティブにし、第１の衛星９１との通信を停止する。一方、ＲＣＣスイッチ４０ａの交差結合状態は遮断されたままであり、第２のアンテナ２０－２は、第２の衛星９２と通信するためのビームＢ３を形成し続ける。結果として、信号プロセッサ７７０への復調出力信号は、第２の衛星９２の受信信号Ｓ_Ｒ２から導出された、第２の復調器７４－２によって出力される信号Ｓ_ＯＵＴ２’だけである。したがって、アンテナシステム１０との通信セッションのハンドオーバは、第２の衛星９２に効果的にハンドオーバされる。この状態で、必要なハンドオーバ期間内にまだ時間がある場合、第１のアンテナ２０－１の上述の較正を実行することができる。

図７Ｆは、図７Ｅと同様に、第１のアンテナ２０－１の較正に続く、ハンドオーバ期間の第３の部分における、ＲＣＣスイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の動作状態を示す。図７Ｆは、スイッチＳＷ１１～ＳＷ１４の切り替え状態を変化させることによって、ＲＣＣスイッチ４０ａの交差結合が再接続されることを示す。これは、第１のアンテナ２０－１が非アクティブにされたままであり、第２のアンテナがビームＢ３を形成することによって衛星９２と通信している間に行われる。

図７Ｇは、ハンドオーバ期間直後の、ＲＣＣスイッチ４０ａを有するアンテナシステム１０の例示的な動作状態を示す。この状態では、第１のアンテナ２０－１が再びアクティブにされ、その位相シフタ２４は、第１のアンテナ２０－１の有効口径にわたって第２のアンテナ２０－２の位相勾配を継続するように調整されており、結果として生じるビームＢ４は、第２の衛星９２を指向し続け、通常の通信動作が再び実行される。

図８は、現場較正回路を含むアンテナシステムの代替実施形態を概略的に示す図である。アンテナシステム１０ａは、較正経路内に交差結合スイッチを含めるための手段を提供する点でアンテナシステム１０とは異なる。したがって、アンテナシステム１０ａは、図１Ａ～図１ＢのＳＰＤＴスイッチＳＷ３，ＳＷ３’，ＳＷ４及びＳＷ４’を省略する（したがって、較正チェーン８９０－１及び８９０－２は、それに応じてチェーン７９０とは異なる）。受信交差結合（ＲＣＣ）スイッチ４０ｂはＲＣＣスイッチ４０ａとは、結合器７０－２及び７０－４のポートｂをスイッチＳＷ１の異なる入力ポートに接続し、終端部を省略する点で異なる。同様の接続が、送信交差結合スイッチ（図示せず）において行われる。したがって、受信側の較正経路は、ＲＣＣスイッチ４０ｂ内の経路を含み、送信側の較正経路は、送信側交差結合スイッチ内の類似の較正経路を含む。

したがって、アンテナシステム１０ａは、較正回路５０の入力ポートｐ５に接続された出力ポートを有し、複数の入力ポートを有する単極多投（ＳＰＭＴ）スイッチＳＷ１を含む。結合器７０－２の出力ポートは、ＳＰＭＴスイッチＳＷ１の第１の入力ポートに接続され、結合器７０－４の出力ポートは、スイッチＳＷ１の第２の入力ポートに接続され、コントローラ３０は、スイッチＳＷ１を制御して、その第１の入力ポートと出力ポートとの間の第１の切り替え経路を閉鎖させて第１のアンテナ２０－１を較正し、受信時に第１の入力ポートと出力ポートとの間の第２の切り替え経路を閉鎖させて第２のアンテナ２０－２を較正する。送信経路を較正するために同様の動作が実行される。

本明細書で使用される場合、「コントローラ」は、プロセッサ及びメモリを含むことができる装置である。コントローラは、汎用又は専用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）若しくは他のプログラマブルロジック装置、離散ゲート若しくはトランジスタロジック、離散ハードウェア構成要素、又は本明細書に記載のその動作を実行するためのそれらの任意の組み合わせの形態であり得る処理回路で具現化され得る。例えば、コントローラ３０又はコントローラ５５は、その動作を実行するために、その中のメモリから読み出された命令を読み出して実行することができる。メモリは、任意の適切な非一時的コンピュータ可読記憶媒体とすることができる。本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）及び／又は他の処理回路を含むものなどの任意の処理装置を含むことを意図している。更に、「プロセッサ」は、計算ハードウェアを含み、コンピューティング装置内に複数の処理コアを含むマルチコアプロセッサを指すことができる。処理装置に関連する様々な素子は、他の処理装置によって共有してもよい。

本明細書に記載の技術は、その例示的な実施形態を参照して特に示され説明されているが、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される特許請求の範囲に記載の主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更を行うことができることが当業者には理解されよう。

Claims (22)

1. 少なくとも第１のアンテナ及び第２のアンテナのアンテナアレイを含むアンテナシステムを較正する方法であって、前記方法は、
   前記アンテナシステムとの通信が第１の通信システムから第２の通信システムにハンドオーバされるハンドオーバ期間の前に、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを介して前記第１の通信システムとの通信のための第１のビームを形成することと、
   前記ハンドオーバ期間の第１の部分の間に、前記第１のアンテナを使用して前記第１の通信システムとの通信のための第２のビームを形成することと、
   外部通信のための前記第２のアンテナを非アクティブにし、前記第２のアンテナを較正することと、
   前記ハンドオーバ期間の第２の部分の間に、前記第１のアンテナが前記第２のビームを介して前記第１の通信システムとの通信を維持しながら、前記第２のアンテナを使用して第３のビームを形成することによって、前記第２の通信システムとのハンドオーバ通信のために前記第２の通信システムをアクティブにすることと、
   前記ハンドオーバ期間の後、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの両方を介して、前記第２の通信システムとの通信のための第４のビームを形成することと、
   を含む方法。
2. 前記ハンドオーバ期間の第３の部分の間に、前記第１の通信システムとの通信のために前記第１のアンテナを非アクティブにし、前記第１のアンテナを較正すること
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の通信システム及び前記第２の通信システムは、前記アンテナアレイを基準にして異なる方向に配置されており、前記第３のビームは、前記第１のビームとは異なる方向を指向するように形成される、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の通信システム及び前記第２の通信システムの各々は衛星である、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々は、複数の増幅器及び複数の位相シフタに接続された複数のアンテナ素子を備えるフェーズドアレイであり、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの較正は、前記位相シフタのそれぞれの位相シフト及び／又は前記増幅器のそれぞれの利得を較正することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数のアンテナ素子は、複数の可変遅延線に更に接続されており、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの較正は、前記可変遅延線の遅延を調整することを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記第２のアンテナの非アクティブ化は、前記第２のアンテナ内の前記複数の増幅器をオフにすることを含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記ハンドオーバ期間の前、及び前記ハンドオーバ期間の後に、単一の受信ビーム信号を単一の第１の復調器に出力することと、
   前記ハンドオーバ期間の前記第２の部分の間に、前記第１の通信システムから前記第１の復調器への受信信号に対応する第１の受信ビーム信号を出力し、前記第２の通信システムから第２の復調器への受信信号に対応する第２の受信ビーム信号を出力することと、
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記ハンドオーバ期間の前、及び前記ハンドオーバ期間の後に、交差結合スイッチを制御して、前記第１のアンテナからの第１の受信信号及び前記第２のアンテナからの第２の受信信号を前記第１の復調器に向けて交差結合することと、
   前記ハンドオーバ期間の前記第２の部分の間に、前記交差結合スイッチを制御して、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号の交差結合を防止し、前記第１の受信信号を前記第１の復調器に向けてルーティングし、前記第２の受信信号を前記第２の復調器に向けてルーティングすることと、
   を更に含む、請求項８に記載の方法。
10. アンテナシステムであって、
    第１のアンテナ及び第２のアンテナを備えるアンテナアレイと、
    較正回路と、
    前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナに接続された交差結合スイッチと、
    コントローラと、を備え、
    前記コントロ―ラは、前記アンテナシステムとの通信が第１の通信システムから第２の通信システムにハンドオーバされるハンドオーバ期間の前に、前記交差結合スイッチの切り替え状態を制御して、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの両方を使用して形成された第１のビームを介して前記第１の通信システムと通信された信号を出力させ、
    前記ハンドオーバ期間の第１の部分の間に、前記交差結合スイッチの切り替え状態を制御して、外部通信のための前記第２のアンテナを非アクティブにしながら、前記第１のアンテナを使用して形成された第２のビームを介して、前記アンテナシステムと前記第１の通信システムとの間で通信される信号を出力させ、前記較正回路に命令して、前記第２のアンテナに対して較正手順を実行させ、
    前記ハンドオーバ期間の第２の部分の間に、前記第１のアンテナを制御して前記第２のビームを介して前記第１の通信システムとの通信を維持させながら、前記第２のアンテナを制御して第３のビームを形成させることによって、前記第２の通信システムとのハンドオーバ通信のために前記第２のアンテナをアクティブにし、
    前記ハンドオーバ期間の後、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを制御して、前記第２の通信システムとの通信のために第４のビームを集合的に形成させる
    ように構成されている、
    アンテナシステム。
11. 前記第１の通信システム及び前記第２の通信システムは、それぞれ第１の衛星及び第２の衛星である、請求項１０に記載のアンテナシステム。
12. 前記ハンドオーバ期間の第２の部分の間に、前記コントローラは、前記交差結合スイッチの切り替えを更に制御して、前記第１のアンテナを非アクティブにしながら、前記第２のアンテナを使用して形成される第３のビームを介して前記アンテナシステムと前記第２の通信システムとの間で通信される信号を出力させ、前記較正回路と協働して前記第１のアンテナを較正する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
13. 前記コントローラは、ハンドオーバ期間を除く、前記アンテナシステムと任意の外部通信システムとの間の全ての通信期間中、較正動作のために前記較正回路を非アクティブにするように更に構成されている、請求項１０に記載のアンテナシステム。
14. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの各々は、複数の増幅器及び複数の位相シフタに接続された複数のアンテナ素子を備えるフェーズドアレイであり、前記コントローラは、前記位相シフタのそれぞれの位相シフト及び／又は前記増幅器のそれぞれの利得を較正することによって、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを較正するために、前記較正回路と協働する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
15. 前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナナのうちの少なくとも一方は、複数の可変遅延線に更に接続されるか、又はこれを含み、前記コントローラは、前記遅延線のそれぞれの遅延を較正することによって、前記前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを較正するために前記較正回路と協働する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
16. 前記交差結合スイッチによって出力される信号は、前記第１の通信システム又は前記第２の通信システムから前記アンテナシステムによって受信された信号であり、
    前記アンテナシステムは、前記交差結合スイッチに各々接続された第１の復調器及び第２の復調器を更に備え、
    前記ハンドオーバ期間の前、及び後に、前記コントローラは前記交差結合スイッチの切り替えを制御して中の交差結合部を接続させ、前記第１の復調器のみが前記交差結合スイッチによって出力された前記信号を復調し、
    前記ハンドオーバ期間の前記第２の部分の間に、前記コントローラは、前記交差結合スイッチの切り替えを制御して、前記交差結合を遮断させ、
    前記第１の復調器のみが、前記第１の通信システムから受信された信号に対応する、前記交差結合スイッチによって出力された信号を受信及び復調し、前記第２の復調器のみが、前記第２の通信システムから受信された信号に対応する、前記交差結合スイッチによって出力された信号を受信及び復調する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
17. 前記交差結合スイッチは、
    前記第１のアンテナに接続された第１の入力ポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを有する第１の方向性結合器と、
    前記第１の方向性結合器の前記第１の出力ポートに接続された第１の入力ポートと、第２の入力ポートと、第１の復調器に接続された第１の出力ポートとを有する第２の方向性結合器と、
    前記第２の方向性結合器の前記第２の入力ポートに接続された入力ポートと、終端部に接続された第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを有する第１の単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチと、
    終端部に接続された入力ポートと、前記第１のＳＰＤＴスイッチの前記第２の出力ポートに接続された第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第２のＳＰＤＴスイッチと、
    前記第２のアンテナに接続された第１の入力ポートと、第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第３の方向性結合器と、
    前記第３の方向性結合器の前記第１の出力ポートに接続された第１の入力ポートと、第２の入力ポートと、第２の復調器に接続された第１の出力ポートとを有する第４の方向性結合器と、
    前記第４の方向性結合器の前記第２の入力ポートに接続された入力ポートと、終端部に接続された第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを有する第３のＳＰＤＴスイッチと、
    終端部に接続された入力ポートと、前記第３のＳＰＤＴスイッチの前記第２の出力ポートに接続された第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを有する第４のＳＰＤＴスイッチと、
    を備え、
    前記第１のＳＰＤＴスイッチの前記第２の出力ポートは、前記第３の方向性結合器の前記第２の出力ポートに接続されており、
    前記第３のＳＰＤＴスイッチの前記第２の出力ポートは、前記第１の方向性結合器の前記第２の出力ポートに接続されている、請求項１０に記載のアンテナシステム。
18. 前記較正回路の入力ポートに接続された出力ポートを有し、かつ複数の入力ポートを有する単極多投（ＳＰＭＴ）スイッチを更に備え、
    前記第１の方向性結合器から第４の方向性結合器までの各々は、３ｄＢハイブリッド結合器であり、
    前記第３の方向性結合器の第２の出力ポートは、前記ＳＰＭＴスイッチの第１の入力ポートに接続されており、前記第４の方向性結合器の第２の出力ポートは、前記ＳＰＭＴスイッチの第２の入力ポートに接続されており、
    前記コントローラは、前記ＳＰＭＴスイッチを制御して、当該ＳＰＭＴスイッチの前記第１の入力ポートと前記出力ポートとの間の第１の切り替え経路を閉鎖させて前記第１のアンテナを較正し、前記第１の入力ポートと前記出力ポートとの間の第２の切り替え経路を閉鎖させて前記第２のアンテナを較正する、請求項１７に記載のアンテナシステム。
19. 前記交差結合スイッチによって出力される信号は、前記アンテナシステムによって、前記第１の通信システム又は前記第２の通信システムに送信された信号であり、
    前記アンテナシステムは、前記交差結合スイッチに各々結合された第１の変調器及び第２の変調器を更に備え、
    前記ハンドオーバ期間の前記第１の部分の間に、前記第１の変調器のみが、前記交差結合スイッチに変調信号を送信し、前記交差結合スイッチは、前記変調信号をその出力ポートにルーティングして、出力される信号を提供し、
    前記ハンドオーバ期間の前記第２の部分の間に、前記第１の変調器と前記第２の変調器の両方が、前記交差結合スイッチに変調信号を送信し、前記交差結合スイッチは、前記変調信号をその出力ポートにルーティングして、出力される信号を提供する、請求項１０に記載のアンテナシステム。
20. 前記アンテナシステムは、ＳＰＭＴ（単極多投）スイッチと、前記ＳＰＭＴスイッチの第１の出力ポートに接続された放射素子とを更に備え、
    前記較正回路は、前記ＳＰＭＴスイッチの入力ポートに接続されており、ＲＦ（無線周波数）出力信号を提供する出力ポートを備え、
    前記アンテナシステムは、前記第１のアンテナ又は前記第２のアンテナに接続された受信経路に接続された入力ポートを有する結合器と、前記ＳＰＭＴスイッチの第２の出力ポートに接続された結合ポートと、前記較正回路の入力ポートに接続された送信ポートとを更に備え、前記ＲＦ出力信号に対応する帰還信号が、前記送信ポートから前記較正回路の前記入力ポートに提供される、請求項１０に記載のアンテナシステム。
21. 前記較正回路は、前記帰還信号を受信する入力ポートを有する電力ディバイダと、第１の出力ポート及び第２の出力ポートと、前記第１の出力ポートに接続されたピーク検出器と、前記第２の出力ポートに接続されたダウンコンバータと、前記ダウンコンバータに接続された位相検出器と、前記ピーク検出器の出力端に接続された第１のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、前記位相検出器の出力端に接続された第２のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とを備える、請求項２０に記載のアンテナシステム。
22. 前記較正回路は、前記帰還信号を受信するハイブリッド結合器と、前記ハイブリッド結合器に接続された同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）復調器と、前記同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）復調器のＩ出力ポートに接続された第１のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、前記同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）復調器のＱ出力ポートに接続された第２のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、局部発振器と、前記局部発振器（ＬＯ）によって出力されたＬＯ信号の第１の部分を前記同相／直角位相（Ｉ／Ｑ）復調器に結合し、前記ＬＯ信号の第２の部分を結合して前記ＲＦ出力信号を提供する結合器とを備える、請求項２０に記載のアンテナシステム。

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