JP7395619B2 - ＡｏＤ方向探知送信機のアンテナソフトスイッチングの解決策 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、方向探知システムの技術分野に関する。特に、本発明は、方向探知送信機のソフトスイッチングに関する。

２）近年、屋内の位置やナビゲーションが注目されている。屋外ナビゲーションは、ＧＮＳＳ衛星サービスに広く基づいているが、現在、屋内ナビゲーションを容易にするためのユビキタスな技術もサービスも存在しない。既存の屋内ナビゲーションの解決策は、例えば、無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）、赤外光などに基づいている。これらの解決策の全ては、カバレッジにも位置の精度にも、多少の制限がある。

屋内位置に対する新たに出てきた技術の解決策は、無線方向探知システムに基づいている。その目的のために、無線方向探知システムは、到達角度（ＡｏＡ）法と出発角度（ＡｏＤ）法を用いたシステムに分割され得る。どちらの方法も、物理的に互いに分離された、いくつかの別個のアンテナ素子で構成されたアンテナアレイを利用する。アンテナアレイ内のアンテナを増やすと、一般に、無線信号伝搬環境によって引き起こされる障害に対する測位精度と測位システムの耐性（ｔｏｒｅｌａｎｃｅ）が向上する。単純な方向探知の解決策では、アンテナアレイのアンテナ素子の１つが一度にアクティブになり、このアクティブアンテナが時間の経過とともに変化する。

ＡｏＡ方法では、受信にアンテナアレイを用いる。受信機アンテナ素子は、送信機から入ってくる電波面の方向を見つけるために変更され、位置は、受信機アンテナ素子から収集された観測位相差から定義される。図１は、ＡｏＡ方向探知システム１００の原理の簡単な例を概略的に示す。ＡｏＡ無線方向探知システム１００は、送信機ユニット１０２及び受信機ユニット１０４を備える。送信機ユニット１０２は、送信アンテナ１０６及びＲＦ送信機１０８、例えばＢＬＥ送信機を備える。受信機ユニット１０４は、受信アンテナアレイを備え、この受信アンテナアレイは、この簡単な例では、４つのアンテナ素子１１０ａ～１１０ｄを備える。さらに、受信機ユニット１０４は、アンテナ素子１１０ａ～１１０ｄ間でスイッチングするためのアンテナスイッチユニット１１２と、ＲＦ受信機１１４、例えば、ＢＬＥ受信機と、ＡｏＡ推定ユニット１１６とのを備える。受信機ユニット１０４のＡｏＡ推定ユニット１１６は、サンプリングされた受信機信号を使用することによって、信号の到達角度を推定する。

ＡｏＤ方法では、アンテナアレイは、送信のために使用される。送信機信号は、受信端において信号を生成するために、アンテナアレイの各アンテナ素子に短時間にわたって連続して供給される。送信信号は、事前に決定されたアンテナスイッチングパターンに従って、アンテナ素子間でスイッチングされる。アンテナスイッチングパターンは、アンテナアレイ内のアンテナを起動する順序を定義する。このスイッチングは、方向可変位相変調放射信号を生成し、これは、遠方の受信機と送信機との間の相対的方向を推定するために使用され得る。推定は受信信号に基づいており、受信機は指向性アンテナを有する必要がない。図２は、ＡｏＤ方向探知システム２００の原理の簡単な例を概略的に示す。ＡｏＤ無線方向探知装置２００は、送信機ユニット２０２及び受信機ユニット２０４を含む。送信機ユニット２０２は、送信アンテナアレイを備え、この送信アンテナアレイは、この簡単な例では、４つのアンテナ素子２０６ａ～２０６ｄを備える。さらに、送信機ユニット２０４は、アンテナ素子２０６ａ～２０６ｄ間で送信信号をスイッチングするためのアンテナスイッチユニット２１２と、ＲＦ送信機２０８、例えば、ＢＬＥ送信機とを備える。受信機ユニット２０４は、受信アンテナ２１０と、ＲＦ受信機２１４、例えば、ＢＬＥ受信機と、ＡｏＤ推定ユニット２１６とを備える。受信機ユニット２０４のＡｏＤ推定ユニット２１６は、サンプリングされた受信機信号を使用することによって、信号の到達角度を推定する。

ＡｏＤ方法では、あるアンテナ素子から別のアンテナ素子への送信信号のスイッチングは、スイッチングがあまりにも急速に行われる場合、放射ＲＦスペクトルの望ましくない拡散を引き起こす可能性がある。この拡散は、ＡｏＤ送信機の近くの他の無線受信機への干渉を引き起こすことがあり、スペクトル発光の規制要件に違反することも、又は関連する規格、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠しない原因となることもある。

ＡｏＡ方法では、あるアンテナ素子から別のアンテナ素子への迅速なスイッチングは、近くの無線送信機からの望ましくないスプリアス応答を引き起こす可能性がある。

典型的には、ソフトスイッチングは、商用方向探知受信機、例えばＡｏＡ受信機で使用されてきた。

しかしながら、ＡｏＤ送信機の放射スペクトル発光を低減するために、さらなる解決策を開発する必要がある。

以下は、様々な発明の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化された概要を提示する。この概要は、本発明の広範な概要ではない。この概要は、本発明の主要な又は重要な要素を識別することも、本発明の範囲の輪郭を描くことも意図していない。以下の概要は、単に、本発明の例示的な実施形態のより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化された形態で提示する。

本発明の目的は、アンテナソフトスイッチングシステム、ＡｏＤ方向探知送信機ユニット、及びＡｏＤ方向探知送信機ユニットのためのアンテナソフトスイッチング方法を提供することである。本発明の別の目的は、アンテナソフトスイッチングシステム、ＡｏＤ方向探知送信機ユニット、及びＡｏＤ方向探知送信機ユニットのためのアンテナソフトスイッチング方法が、近くの他のシステムの無線受信機に引き起こされる干渉を低減することである。

本発明の目的は、アンテナソフトスイッチングシステム、ＡｏＤ方向探知送信機ユニット、及びアンテナソフトスイッチング方法によって達成され、これらは、それぞれの独立請求の範囲によって定義される。

第一の態様によれば、出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニットのアンテナソフトスイッチングシステムが提供され、ソフトスイッチングシステムは、スイッチングイベントの少なくとも開始時間を取得するためのタイミングユニットと、無線周波数（ＲＦ）ポートと第一のアンテナポート及び第二のアンテナポートとの間でＲＦ信号の経路上に配置されたスイッチングネットワークと、スイッチングネットワークを制御するための少なくとも１つの波形を生成する発生器ユニットと、を備え、発生器ユニットは、ＲＦ信号の振幅が、第一のアンテナポートから第二のアンテナポートに実質的に平滑にスイッチングされるように、スイッチングネットワークを制御するように構成され、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットの送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルが低減される。

スイッチングネットワークは、少なくとも２つのスイッチング素子を備えることができ、少なくとも２つのスイッチング素子は、抵抗スイッチングデバイス、完全リアクタンススイッチングデバイス、部分リアクタンススイッチングデバイス、又はアクティブスイッチングデバイスであってもよい。

少なくとも２つのスイッチングデバイスは、接合ゲート電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、擬似モルフィック高電子移動度トランジスタ（ＰＨＥＭＴ）、ＰＩＮダイオード、又は任意の他の適切なＲＦスイッチングデバイスを利用することができる。

発生器ユニットは、アナログランプ発生器を備えることができる。

あるいは、発生器ユニットは、デジタル波形発生器、デジタル－アナログ変換器、及び再構成フィルタを備えることができる。

少なくとも２つのスイッチングデバイスは、デジタル制御減衰器であってもよい。

発生器ユニットは、デジタル波形発生器と、デジタル波形発生器によって生成された波形をデジタル制御減衰器の制御信号に変換するように構成された波形エンコーダとを備えることができる。

あるいは、発生器ユニットは、カウンタを備えることができ、波形は、少なくとも２つのスイッチングデバイスに符号化され得る。

スイッチングネットワークは、スイッチングイベント中に、アクティブアンテナポートを第一のアンテナポートから第二のアンテナポートに変更するように構成されたアンテナスイッチの一部として実装され得、発生器ユニットスイッチングネットワークを制御するように構成され得、その結果、第一のアンテナポートでＲＦ信号の振幅は、実質的に平滑に立ち下がり、同時に第二のアンテナポートでＲＦ信号の振幅は、実質的に平滑に立ち上がる。

あるいは、スイッチングネットワークは、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり得、発生器ユニットは、スイッチングネットワークを制御するように構成され得、その結果、第一のアンテナポートにおけるＲＦ信号の振幅は、実質的に平滑に立ち下がり、同時に基準ポートにおけるＲＦ信号の振幅は、実質的に平滑に立ち上がり、アンテナスイッチは、ＲＦ信号が基準ポートに導かれる間、アクティブアンテナポートを変更するように構成され、発生器ユニットは、スイッチングネットワークを制御するようにさらに構成され得、その結果、基準ポートにおけるＲＦ信号の振幅が実質的に平滑に立ち下がり、同時に第二のアンテナポートにおけるＲＦ信号の振幅が実質的に平滑に立ち上がる。

あるいは、スイッチングネットワークは、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり得、第一のアンテナポートが第一のアンテナ群に属し得、第二のアンテナポートが第二のアンテナ群に属し得、発生器ユニットは、第一のアンテナ群でＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち下げ、同時に第二のアンテナ群でＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるように、スイッチングネットワークを制御するように構成され、第二のアンテナポートは、第二のアンテナ群のアクティブアンテナとして予め選択される。

第二の態様によれば、出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニットが提供され、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットは、上述のアンテナソフトスイッチングシステムを備える。

第三の態様によれば、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットのためのアンテナソフトスイッチング方法が提供され、この方法は、発生器ユニットによって生成される波形によって、スイッチングネットワークを制御するステップを含み、その結果、無線周波数（ＲＦ）信号の振幅は、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットの送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルが低減されるように、第一のアンテナポートから第二のアンテナポートに実質的に平滑にスイッチングされる。

スイッチングネットワークは、スイッチングイベント中に、アクティブアンテナポートを第一のアンテナポートから第二のアンテナポートに変更するアンテナスイッチの一部として実装され得、スイッチングネットワークを制御するステップは、第一のアンテナポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップと、同時に第二のアンテナポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップと、を含むことができる。

あるいは、スイッチングネットワークは、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり得、スイッチングネットワークを制御するステップは、第一のアンテナポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップと、同時に基準ポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップと、ＲＦ信号が基準ポートに導かれる間、アンテナスイッチのスイッチングネットワークによって、アクティブアンテナポートを第一のアンテナポートから第二のアンテナポートに変更するステップと、基準ポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップと、同時に第一のアンテナポートでＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップと、を含むことができる。

あるいは、スイッチングネットワークは、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり得、第一のアンテナポートが第一のアンテナ群に属し得、第二のアンテナポートが第二のアンテナ群に属し得、この方法は、第一のアンテナ群で前記ＲＦ信号（３０５）の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップ（１６１０）と、同時に第二のアンテナ群で前記ＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップと、を含むことができ、第二のアンテナポートは、第二のアンテナ群のアクティブアンテナとして予め選択される。

本発明の様々な例示的で非限定的な実施形態は、その追加の目的及び利点とともに、構成と動作方法との両方に関して、添付の図面と関連して読まれるとき、特定の例示的で非限定的な実施形態の以下の説明から最もよく理解される。

「備える」及び「含む」という動詞は、本明細書では、記載されていない特徴の存在を排除することも、要求することもないオープンな限定として使用される。
従属請求項に記載された特徴は、特に明記しない限り、相互に自由に組み合わせることができる。さらに、本明細書全体を通して、「１つの（“ａ”又は“ａｎ”）」、すなわち、単数形の使用は、複数を排除しないことを理解されたい。

本発明の実施形態は、添付の図面の各図において、限定としてではなく、例として示されている。

到達角度（ＡｏＡ）方向探知システムの原理の簡単な例を概略的に示す。 出発角度（ＡｏＤ）方向探知システムの原理の簡単な例を概略的に示す 本発明による出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニットの一例を概略的に示す。 ＣＴＥフレームの例示的な構造を概略的に示す。 瞬時スイッチングを伴う送信ＲＦスペクトルの一例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの例を概略的に示す。 線形ランプ波形を有するスイッチングデバイスのＲＦ波形の時間領域振幅の一例を概略的に示す。 量子化線形ランプ波形を有するスイッチングのＲＦ波形の時間領域振幅の一例を概略的に示す。 本発明によるアナログソフトスイッチングシステムを用いて得られた送信ＲＦスペクトルの一例を示す。 本発明によるデジタルソフトスイッチングシステムを用いて得られた送信ＲＦスペクトルの一例を示す。 本発明による瞬時スイッチング及びデジタルソフトスイッチングを用いた隣接チャネル漏洩比（ＡＣＬＲ）の一例を示す。 デジタル制御減衰器として実装されるスイッチングデバイスの一例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの別の例を示す。 量子化線形ランプ波形を有するスイッチングデバイスのＲＦ波形及びダミー負荷の例を概略的に示す。 本発明によるアンテナソフトスイッチングシステムの別の例を示す。 本発明による方法の例を示す。 本発明による方法の例を示す。 本発明による方法の例を示す。 本発明による方法の例を示す。

図３は、本発明による出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニット３００の一例を概略的に示す。ＡｏＤ方向探知送信機ユニット３００は、本出願において説明されるように、本発明の実施形態のいずれかに従うアンテナソフトスイッチングシステム３１０、１０００、１２００を備えてもよい。ＡｏＤ送信機ユニット３００は、送信されるべき少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）信号を生成するための少なくとも１つのＲＦ送信機モジュール３２０と、少なくとも２つのアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを備える少なくとも１つのアンテナアレイ３３０とをさらに備え、これを介して、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０の各アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎに連続して少なくとも１つのＲＦ信号３０５を供給することによって、少なくとも１つのＲＦ信号３０５を送信することができる。アンテナソフトスイッチングシステム３１０は、アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎの間でスイッチングを行うように構成されたアンテナスイッチの一部として実装されてもよい。すなわち、アンテナスイッチは、ＲＦ信号が送信される少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを連続的に選択するように構成された複数のスイッチングデバイスによって形成されるスイッチングネットワークを備える。換言すれば、アンテナスイッチは、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０の各アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを一度に連続的に起動するように構成される。ＡｏＤ送信機ユニット３００は、アクティブアンテナ素子を介してＲＦ信号を送信して、各アンテナ素子がアクティブアンテナ素子として連続的に変更される、すなわちスイッチングされるようにしてもよい。各アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎは、アンテナアレイ３３０をアンテナソフトスイッチングデバイス３１０にも、アンテナスイッチにも接続するために、それぞれの少なくともアンテナポート３０６ａ～３０６ｎに接続されてもよい。これは、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０の数又はアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎが、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎの数を規定することを意味する。例えば、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０が１０のシングルエンドアンテナ素子を備える場合、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎの数は１０である。別の例によれば、少なくとも１つのアンテナアレイ３００が１０の差動給電平衡アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを備える場合、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎの数は２０である。さらに別の例によれば、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０が、１０の差動給電平衡アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎ及び１０のシングルエンドアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを備える場合、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎの数は３０である。アンテナスイッチは、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０の各差動給電平衡アンテナ素子３３２ａ～３３２ｎに対して、少なくとも１つの正相ＲＦ信号ＲＦ＋少なくとも１つの逆相ＲＦ信号ＲＦ－を提供するための少なくとも１つのＲＦ信号のシングルエンドから差動への変換を提供するように構成された変換ユニットを備えてもよい。

ＡｏＤ送信機ユニット３００では、１つのアンテナ素子、すなわち第一のアンテナ素子３３２ａから、別のアンテナ素子、すなわち第二のアンテナ素子３３２ｂへ送信されるＲＦ信号スイッチングは、スイッチングが瞬間的であれば、送信された、すなわち放射された、ＲＦスペクトルの不要な拡散、すなわち、不要な発光を引き起こし得る。送信ＲＦスペクトルの不要な発光は、チャネル外スペクトル発光、すなわち、送信周波数からオフセットされた周波数における発光であってもよい。この拡散は、ＡｏＤ送信機ユニット３００の近くの他のシステムの無線受信機への干渉を引き起こすことがあり、スペクトル発光の規制要件に違反することも、又は関連する規格、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠しない原因となることもある。方向探知のＡｏＤ機能は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ標準バージョン５．１に含まれている。方向探知システムのＡｏＤ機能は、いわゆるＣＴＥ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｔｏｎｅ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）期間、すなわちＣＴＥフレーム４００を、送信されたＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ）アドバタイジングパケットフレームの最後に追加することによって可能になる。図４は、ＢＬＥ５．１に定義されるＣＴＥフレーム４００の例示的な構造を示す。ＣＴＥフレームは、以下の構造、すなわち、ガード期間４１０、基準期間４２０、及び複数の交互のスイッチスロット４３０ａ～４３０ｎとサンプルスロット４４０ａ～４４０ｂを含むことができる。ガード期間４１０は、ＣＴＥの第一の部分であり、ガード期間４１０の間、有用な情報は送信されない。ガード期間４１０の持続時間は、４マイクロ秒である。基準期間４２０は、後続の測定のための位相基準のためのものである。基準期間４２０の持続時間は、８マイクロ秒である。各サンプルスロット４４０ａ～４４０ｎは、アクティブアンテナ素子からの位相測定、すなわち実測値のために予約された時間である。各試料スロット４４０ａ～４４０ｎの持続時間は、１マイクロ秒又は２マイクロ秒である。各スイッチスロット４３０ａ～４３０ｎは、アクティブアンテナポートを変更、すなわちスイッチングするために予約された時間である。各スイッチスロット４３０ａ～４３０ｎの持続時間は、１マイクロ秒又は２マイクロ秒である。これは、第一のアンテナ素子３３２ａから第二のアンテナ素子３３２ｂへの送信ＲＦ信号スイッチングが、１マイクロ秒又は２マイクロ秒の間に実行される必要があることを意味し、このため、瞬時スイッチングと考えられ、送信ＲＦスペクトルの広帯域拡散を引き起こすことがある。図５は、送信ＲＦスペクトルの一例を示しており、ここで、瞬時スイッチングは、送信ＲＦスペクトルの拡散を引き起こし、これは、ＲＦスペクトルの高いチャネル外スペクトル発光と見なされ得る。この例では、チャネル外スペクトル発光のレベルは、小さなオフセット周波数（送信周波数から±２．５ＭＨｚ未満）で約－３０ｄＢ～－１５ｄＢの間であり得、また、より高いオフセット周波数（±２．５ＭＨｚ～±１０ＭＨｚの間）で約－４５ｄＢ～－３０ｄＢの間であり得る。

ソフトスイッチングシステム３１０は、タイミングユニット３０１と、発生器ユニット３０２と、スイッチングネットワーク３０３とを備える。スイッチングネットワーク３０３は、少なくとも１つのＲＦポート３０４とアンテナポート３０６ａ～３０６ｎとの間のＲＦ信号の経路３０５上に配置される。アンテナソフトスイッチングシステム３１０は、少なくとも１つのＲＦポート３０４を介してＲＦ送信機モジュール３２０に接続され、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎを介してＲＦ送信機モジュール３２０からそれぞれのアンテナポートに接続された各アンテナ素子に少なくとも１つのＲＦ信号３０５を一度に提供することができる。タイミングユニット３０１は、スイッチングイベントの少なくとも開始時間と、任意選択でスイッチングイベントの終了時間とを取得するように構成される。タイミングユニット３０１は、少なくともスイッチングイベントの開始時間と、任意選択でスイッチングイベントの終了時間とを定義するように構成され得る。代替又は追加として、タイミングユニット３０１は、外部制御ユニット、例えば、アンテナスイッチのスイッチ制御ユニットから、スイッチングイベントの開始時間及び／又はスイッチングイベントの終了時間を、例えば、制御信号として、受信することができる。代替又は追加として、スイッチングイベントの終了時間は、発生器ユニット３０２によって生成される波形によって定義されてもよい。発生器ユニット３０２は、スイッチングネットワーク３０３を制御するための少なくとも１つの波形を生成するように構成される。発生器ユニット３０２は、ＲＦ信号３０５の振幅が第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂに、実質的に平滑に、すなわち、徐々にスイッチングされるように、スイッチングネットワーク３０３を制御するように構成され、その結果、スイッチングイベントによって引き起こされるＡｏＤ送信機ユニット３００の送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルが低減される。スイッチングイベントの間、少なくとも１つのＲＦポート３０４によって見られるインピーダンスは、一定に維持され得る。「スイッチングイベント」という用語は、この出願全体を通して、ＲＦ信号３０５をアンテナポートから別のアンテナポートにスイッチングすることを意味する。スイッチングイベントのシーケンス、すなわち、スイッチングシーケンスは、複数のスイッチングイベントを含む。本発明の上では、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ａへのスイッチングが行われるように定義されるが、本発明の考え方は、任意の２つのアンテナポート３０６ａ～３０６ｎ間のスイッチングで、直接的に適用可能である。さらに、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０の各アンテナ素子３３２ａ～３３２ｅは、少なくともアンテナポート３０６ａ～３０６ｎに接続されるため、１つのアンテナポートから別のアンテナポートへのスイッチングによって、１つのアンテナ素子から別のアンテナ素子へのスイッチング、すなわち、第一のアンテナポート３０６ａに接続された第一のアンテナ素子３３２ａから第二のアンテナポート３０６ｂに接続された第二のアンテナ素子３３２ｂへのスイッチングも引き起こされる。第一のアンテナポート３０６ａ及び第二のアンテナポート３０６ｂは、任意の２つのアンテナポート３０６ａ～３０６ｂとすることができる。それぞれ、それぞれの第一のアンテナポート３０６ａに接続された第一のアンテナ素子３３２ａと、それぞれの第二のアンテナポート３０６ｂに接続された第二のアンテナ素子３３２ｂとは、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のうちの任意の２つのアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎであってもよい。

図６Ａは、本発明に係るアンテナソフトスイッチングシステム３１０の例示的な実施形態を示しており、スイッチングネットワーク３０３は、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂへのＲＦ信号のスイッチングを実行するように構成されたアンテナスイッチの一部として実装されている。すなわち、スイッチングネットワーク３０３は、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂにアクティブアンテナポートを変更し、それに応じて、第一のアンテナ素子３３２ａから第二のアンテナ素子３３２ｂにアクティブアンテナ素子を変更するように構成されたアンテナスイッチのスイッチングネットワークである。換言すれば、スイッチングネットワーク３０３は、第二のアンテナポート３０６ｂと、第二のアンテナポート３０６ｂに接続されたアンテナ素子３３２ｂとを起動し、第一のアンテナポート３０６ａと、第一のアンテナポート３０６ａに接続されたアンテナ素子３３２ａとを起動停止、すなわち切断するように構成されてもよい。発生器ユニット３０２は、第一のアンテナポート３０６ａにおけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち下がり、すなわち減少し、同時に第二のアンテナポート３０６ｂにおけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち上がる、すなわち増加するように、スイッチングイベント中にスイッチングネットワーク３０３を制御するように構成される。スイッチングネットワーク３０３は、少なくとも２つのスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂを含むことができる。少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、抵抗スイッチングデバイス、完全リアクタンススイッチングデバイス、部分リアクタンススイッチングデバイス、又はアクティブスイッチングデバイスであってもよい。少なくとも２つのスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、接合ゲート電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、擬似モルフィック高電子移動度トランジスタ（ＰＨＥＭＴ）、ＰＩＮダイオード、又は任意の他の適切なＲＦスイッチングデバイスを利用することができる。

図６Ａのアンテナソフトスイッチングシステム３１０の例では、発生器ユニット３０２は、アナログランプ生成器を備え、２つのスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、ＪＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ又はＰＨＥＭＴトランジスタである。トランジスタは、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂとして使用される場合、線形「トライオード」領域で動作されてもよい。この領域では、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのチャネルは、可変抵抗器として作用し、その値は、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのゲート電圧（Ｖｇｓ）に依存する。スイッチングイベントの間、すなわち、スイッチスロット４３０ａ～４３０ｎの間、ゲート電圧を徐々に上昇／下降、すなわち増加／減少させることによって、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのＲＦ減衰もスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのＲｄｓ／Ｖｇｓ伝達関数に比例して、平滑に変化させ、ここでＲｄｓはトランジスタの抵抗である。この平滑スイッチングは、次に、第一のアンテナポート３０６ａと第二のアンテナポート３０６ｂとの間の瞬間的なオン／オフスイッチングと比較して、送信ＲＦスペクトルのチャネル外スペクトル発光を低減する。この例示的なアンテナソフトスイッチングシステム３１０では、スイッチングデバイス６０２ａのゲート電圧は、スイッチングデバイス６０２ｂのゲート電圧が上昇すると、下降し、また、その逆でもある。スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのゲート電圧の波形は、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂの制御信号として使用される。図７Ａは、スイッチングイベント中の第二のスイッチングデバイス６０２ｂのＲＦ波形の時間領域振幅の一例を概略的に示す。第二のスイッチングデバイス６０２ｂの制御信号は、アナログランプ発生器によって生成される線形ランプ波形であり、第二のアンテナポート３０６ｂでＲＦ信号３０５の振幅を平滑に立ち上げる。同じ線形ランプ波形を使用して、発生器ユニット３０２と第二のスイッチングデバイス６０２ｂとの間に、１に配置された電圧利得を有する反転増幅器配置などの反転構成要素６０４を配置して、アナログ発生器ユニット３０２によって生成された線形ランプ波形を反転することによって、第一のスイッチングデバイス６０２ａ及び第二のスイッチングデバイス６０２ｂを制御してもよい。第二のスイッチングデバイス６０２ｂの波形の反転の結果、スイッチングデバイス６０２ｂのゲート電圧が実質的に平滑に立ち上がるときに、スイッチングデバイス６０２ａのゲート電圧を実質的に平滑に立ち下がるために、第一のスイッチングデバイス６０２ａの波形と反対である。図８Ａは、図６Ａに示すアナログソフトスイッチングシステム３１０を用いて得られた送信ＲＦスペクトルの一例を示す。図８Ａから、送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルは、図５に示す瞬間的なスイッチングに比べて減少することが分かるであろう。図８Ａの例では、チャネル外スペクトル発光のレベルは、小さなオフセット周波数（送信周波数から±２．５ＭＨｚ未満）で約－４０ｄＢ～－１８ｄＢの間であり得、また、より高いオフセット周波数（±２．５ＭＨｚ～±１０ＭＨｚの間）で約－６０ｄＢ～－４０ｄＢの間であり得る。

異なるスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、特定のスイッチングデバイスの特性に応じて、異なる制御信号を必要とする。例えば、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂがＰＩＮダイオードである場合、スイッチ抵抗は、ＰＩＮダイオードを通るＤＣ又は低周波電流によって制御されてもよい。波形が発生器ユニット３０２によってアナログ的に発生される場合、波形の形状は、実際上、線形ランプ波形のような幾つかの単純な波形に制限され得る。また、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂのＲｄｓ／Ｖｇｓ特性は、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂの結果として生じるＲＦ波形に影響を与え得る。

より複雑な波形は、デジタル的に生成されてもよく、デジタル波形は、デジタル－アナログ（Ｄ／Ａ）変換器によってアナログ波形に変換されてもよい。図６Ｂは、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム３１０の別の例示的な実施形態を示す。ここで、発生器ユニット３０２は、デジタル波形発生器６０６と、Ｄ／Ａ変換器６０８と、再構成フィルタ６１０とを備える。Ｄ／Ａ変換器の出力は、エイリアスを除去するためにフィルタリングされ、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂに、例えば、トランジスタスイッチングデバイスのゲートに供給される必要がある。波形をデジタル的に生成するには、例えば、発生器ユニット３０２のメモリ、又は波形のための関数を生成するためのストレージ、Ｄ／Ａ変換器６０８、及び再構成フィルタ６１０のようないくつかの追加のハードウェアを必要とし、また、タイミングユニット３０１は、実際のスイッチング周波数よりも高いクロックレートで動作する必要がある。さらに、デジタルソフトスイッチングでは、タイミングユニット３０１は、例えば、波形のサンプルを発生器ユニット３０２のメモリから読み出し、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂの制御信号を更新するなどのタイミングを含むスイッチングイベントの全体シーケンスのイベントを時間化するようにさらに構成されてもよい。さもなければ、図６Ｂのソフトスイッチングシステム３１０の動作は、図６Ａのソフトスイッチングシステム６００と同様である。

あるいは、抵抗スイッチングデバイスを使用する代わりに、少なくとも２つのスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂをデジタル制御減衰器としてもよい。図６Ｃは、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム３１０の別の例示的な実施形態を示し、スイッチングネットワーク３０３は、デジタル制御減衰器として実装される少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂを備え、発生器ユニット３０２は、デジタル波形発生器６０６を備える。デジタル制御される減衰器として実装されるスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、ＪＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ又はＰＨＥＭＴトランジスタなどの制御可能なスイッチング素子９０４ａ～９０４ｎを使用して直列又は並列に接続される複数の抵抗素子９０２ａ～９０２ｎから構成されてもよい。デジタル制御減衰器のトポロジーは、直列、並列、Ｌネットワーク、πネットワーク、Ｔネットワークなどであってもよい。図９は、デジタル制御減衰器として実装されるスイッチングデバイスの一例を概略的に示す図である。抵抗素子９０２ａ～９０２ｎを選択するために使用される制御可能なスイッチング素子９０４ａ～９０４ｎは、所定のタイミングパターンに従ってデジタル的に制御されてもよい。発生器ユニット３０２は、デジタル波形発生器６０６によって生成された波形を、個々の制御可能なスイッチング素子９０４ａ～９０４ｎの制御信号に変換するように構成された波形エンコーダ６１２をさらに備えることができる。特に、制御可能なスイッチング素子９０４ａ～９０４ｎの数が波形の個々のサンプルのワード長よりも高い場合、波形エンコーダ６１２の使用は、個々の制御可能なスイッチング素子の制御信号を直接生成すること、又は個々の制御可能なスイッチング素子の制御信号を生成ユニット３０２のメモリに記憶することと比較して好ましい。結果として生じるＲＦ波形は、階段状、すなわち、量子化波形に似ており、ＲＦスペクトルを減少させるのに十分小さいステップを有する。換言すれば、量子化波形によって、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂへのＲＦ信号３０５の振幅の実質的に平滑なスイッチングが可能になる。ワード長は、取得されたデジタルサンプルの分解能、すなわち動的精度を意味し、例えば、ワード長は、４ビット～２４ビットであってもよい。図７Ｂは、スイッチングイベント中のスイッチングデバイス６０２ｂのＲＦ波形の時間領域振幅の一例を概略的に示す。第二のスイッチングデバイス６０２ｂの制御信号は、第二のアンテナポート３０６ｂでＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち上げるために、デジタル発生器６０６及び波形エンコーダ６１２を含む発生器ユニット３０２によって生成された量子化線形ランプ波形である。ターゲット波形は破線で示され、量子化波形は実線（階段）で示される。図７Ｂから、量子化波形は、小さなステップによって形成されるが、ターゲットランプ波形に近似すること、すなわち、量子化波形によって、第二のアンテナポート３０６ｂでＲＦ信号３０５の振幅の実質的に平滑な立ち上げることが可能になることが分かる。この例では、４ビット量子化を使用しているが、他の任意の量子化が使用してもよい。図８Ｂは、図６Ｃに示すデジタルソフトスイッチングシステムを用いて得られた送信ＲＦスペクトルの一例を示す。図８Ｂから、送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルは、図５に示す瞬間的なスイッチングと比較して減少し、送信ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルのほぼ良好な減少は、図８Ａに示されるようなアナログソフトスイッチングと同様に達成されることが分かる。図８Ｂの例では、チャネル外スペクトル発光のレベルは、小さなオフセット周波数（送信周波数から±２．５ＭＨｚ未満）で約－４５ｄＢ～－１５ｄＢの間であり得、また、より高いオフセット周波数（±２．５ＭＨｚ～±１０ＭＨｚの間）で約－６０ｄＢであり得る。図８Ｃは、送信周波数及び異なるオフセット周波数で、図６Ｃに示すデジタルソフトスイッチングシステム３１０を用いた隣接チャネル漏洩比（ＡＣＬＲ）の一例を示す。図８Ｃの比較として、瞬時スイッチングを用いたＡＣＬＲが図示されている。この例では、オフセット周波数でデジタルソフトスイッチングシステム３１０を用いたＡＣＬＲの改善は、瞬時スイッチング、すなわち、ハードスイッチングと比較した場合、２０ｄＢ以上である。

図６Ｄは、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム３１０の別の例示的な実施形態を示す。発生器ユニット３０２は、カウンタ６１４を備え、波形は、少なくとも２つのスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂに符号化される。すなわち、スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂの抵抗素子９０２ａ～９０２ｎの値は、制御信号が単に上昇又は下降数である場合に、結果として生じるＲＦ波形が所望の波形に近似するように定義されてもよい。これは、波形を発生器ユニット３０２のメモリに記憶する必要がないので、発生器ユニット３０２を単純化することができる。さもなければ、図６Ｄのソフトスイッチングシステム３１０の操作は、図６Ｃのソフトスイッチングシステム３１０と同様である。

アンテナポート３０６ａ、３０６ｂに抵抗スイッチング素子６０２ａ、６０２ｂを有することが、サイズ、コスト、又はＲＦ性能の理由のために実用的でない事態が存在し得る。これは、例えば、図６Ｃ及び６Ｄに示す例示的なアンテナソフトスイッチングシステム３１０と同様に、特にデジタル制御減衰器を用いた場合に当てはまることがある。その場合、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを連続して選択するように構成されたアンテナスイッチの複数のスイッチングデバイスを備えるアンテナスイッチのスイッチングネットワーク１０１０とともに、単一の集中型アンテナソフトスイッチングシステム１０００を使用することが好ましい場合がある。この場合、アンテナソフトスイッチングシステム１０００は、基準ポート１０３０のダミー負荷１０２０にＲＦ信号３０５を向けることができ、アンテナ素子３３２ａ、３３２ｂの変更は、任意のアンテナポート３０６ａ、３０６ｂにＲＦ信号３０５が存在しない瞬間に行われる。図１０は、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム１０００の例示的な実施形態を示しており、スイッチングネットワーク３０３は、集中型アンテナソフトスイッチングシステム１０００を提供する別個のスイッチングネットワークである。スイッチングネットワーク３０３は、アンテナスイッチのスイッチングネットワーク１０１０、すなわち、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを連続して選択するように構成されたアンテナスイッチの複数のスイッチングデバイスとは別個である。発生器ユニット３０２は、第一のアンテナポート３０６ａにおけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち下がり、同時に基準ポート１０３０におけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち上がるように、スイッチングネットワーク３０３を制御するように構成され得る。アンテナスイッチのスイッチングネットワーク１０１０は、ＲＦ信号３０５が基準ポート１０３０のダミー負荷１０２０に導かれる間に、ＲＦ信号の経路３０５を第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂに接続することによって、アクティブアンテナポート及びアクティブアンテナ素子を変更するように構成される。その後、発生器ユニット３０２は、基準ポート１０３０におけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち下がり、同時に第二のアンテナポート３０６ｂにおけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち上がるように、スイッチングネットワーク３０３を制御するように構成され得る。図１０のアンテナソフトスイッチングシステム１０００の例では、発生器ユニット３０２は、デジタル波形発生器６０６及び波形エンコーダ６１２を備える。図１１は、スイッチングイベント中のスイッチングデバイス６０２ａ、スイッチングデバイス６０２ｂ、及びダミー負荷１０２０のＲＦ波形の時間領域振幅の例を概略的に示す。スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂの制御信号は、デジタル発生器６０６及び波形エンコーダ６１２を備える発生器ユニット３０２によって生成された量子化線形ランプ波形である。

この実施形態の１つの軽微な欠点は、アクティブアンテナ素子、すなわち、第一のアンテナ素子３３２ｂへのＲＦ信号３０５が、アクティブアンテナ素子が変更される前に立ち下がる必要があり、次いで、第二のアンテナ素子３３２ｂが起動された後に、再び立ち上がることであり得る。これは、ＲＦ信号３０５がアンテナ素子から別のアンテナ素子に向けられる実施形態の場合と比べて、立ち上がり／立ち上がりが２倍速い必要があることを意味する。例えば、図７Ａ及び図７Ｂの例では、スイッチングイベントの持続時間は２マイクロ秒であり、その間、ＲＦ信号３０５は、アンテナ素子から別のアンテナ素子に向けられる。図１１の例では、スイッチングイベントの持続時間も２マイクロ秒であるが、その間に、ＲＦ信号３０５は、アンテナ素子からダミー負荷に、ダミー負荷から別のアンテナ素子に向けられる。それにもかかわらず、スイッチングイベントを終えるのに十分な時間が利用可能であれば、送信ＲＦスペクトルの不要な発光の低減は、依然として達成され得る。

本発明の一つの例示的な実施形態によれば、送信機モジュール３２０が線形である場合、又は悪意なく非線形である場合、共通集中型ソフトスイッチングシステム１０００は、送信機モジュール３２０のアナログ又はデジタルベースバンド内に実装することもできる。これによって、ＲＦ信号吸収するためにダミー負荷１０２０を使用する必要がなくなり、高出力レベルでの損失を回避することができる。

図１２は、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム１２００の例示的な実施形態を示しており、スイッチングネットワーク３０３は、集中型アンテナソフトスイッチングシステム１２００を提供する別個のスイッチングネットワークであり、アンテナポート３０６ａ～３０６ｎ及びアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎは２つの群に配置され、第一のアンテナポート３０６ａ及びそれぞれの第一のアンテナ素子３３２ａは、第一のアンテナ群１２１０に属し、第二のアンテナポート３０６ｂ及びそれぞれの第二のアンテナ素子３３２ｂは、第二のアンテナポート群１２２０に属する。スイッチングネットワーク３０３は、アンテナスイッチの第一のアンテナ群１２１０のスイッチングネットワーク１０１０ａと第二のアンテナ群１２２０のスイッチングネットワーク１０１０ｂ、すなわち、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを連続して選択するように構成されたアンテナスイッチの複数のスイッチングデバイスとは別個である。アクティブアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎは、第一のアンテナ群１２１０から交互に選択され、第二のアンテナ群１２２０を形成することができる。アンテナ群のアクティブアンテナポート及びそれぞれのアクティブアンテナ素子の選択は、前記アンテナ群が起動していないとき、すなわち、ＲＦ信号３０５が前記アンテナ群に導かれないときに実行されてもよい。例えば、第二のアンテナポート３０６ｂは、ＲＦ信号が第一のアンテナ群１２１０に導かれるときに、第二のアンテナ群１２２０のスイッチングネットワーク１０１０ｂによって、第二のアンテナ群１２２０のアクティブアンテナとして事前に選択されてもよい。あるいは、第一のアンテナポート３０６ａは、ＲＦ信号３０５が第二のアンテナ群１２２０に導かれるときに、第一のアンテナ群１２２０のスイッチングネットワーク１０１０ａによって、第一のアンテナ群１２１０のアクティブアンテナとして予め選択されてもよい。第一のアンテナポート３０６ａと第二のアンテナポート３０６ｂとの間でスイッチングするために、発生器ユニット３０２は、（第一のアンテナポート３０６ａが属する）第一のアンテナ群１２１０におけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち下がり、同時に（第二のアンテナポート３０６ｂが属する）第二のアンテナ群１２２０におけるＲＦ信号３０５の振幅が実質的に平滑に立ち上がるように、スイッチングネットワーク３０３を制御するように構成されてもよく、第二のアンテナポート３０６ｂは、第二のアンテナ群１２２０のアクティブアンテナとして事前に選択される。これにより、上述の欠点を回避することができる。２つのアンテナ群１２１０、１２２０は、排他的である必要はなく、すなわち、両方のＲＦ経路からのアクセスがアンテナスイッチ１０１０ａ、１０１０ｂによって提供される場合、任意の物理アンテナ素子は、両方の群に属してもよい（図１２で、第一のアンテナ素子３３２ａと第二のアンテナ群１２２０のスイッチングネットワーク１０１０ｂとの間、及び第二のアンテナ素子３３２ｂと第一のアンテナ群１２１０のスイッチングネットワーク１０１０ａとの間の破線）。これにより、フレキシブルなスイッチングシーケンスが可能になり、そこでは、アクティブアンテナ素子は、各スイッチングイベントにおいて任意に選択され得る。

アンテナソフトスイッチングシステム３１０、１０００、１２００の異なる実施形態の上では、少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂとして、ＪＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＳＦＥＴ又はＰＨＥＭＴトランジスタ、ＰＩＮダイオード、及び／又はデジタル制御減衰器を参照することによって説明される。あるいは、完全に又は部分的にリアクタンス性の、すなわち誘導性又は容量性のスイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂを、上記の本発明の実施形態のいずれかで使用することができる。あるいは、アクティブスイッチング素子６０２ａ、６０２ｂ、例えば増幅器は、上述の本発明の実施形態のいずれかにおいて、少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂとして使用されてもよい。アクティブスイッチングデバイスの伝達関数、すなわち利得は、連続的に可変、すなわちアナログ制御信号、あるいはデジタル的にプログラム可能、すなわちデジタル制御信号のいずれであってもよい。

本出願全体にわたって本発明による任意の構成要、モジュール、及び／又はユニット間（送信機ユニットと受信機ユニットとの間を除く）の接続、すなわち、通信可能に結合は、任意の既知の有線通信技術に基づくことができる。送信機ユニットと受信機ユニットとの間の通信は、任意の既知の無線通信技術、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ低エネルギー（ＢＬＥ）に基づくことができる。

以上、本発明は、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットのアンテナソフトスイッチングシステムに関するものである。次に、本発明によるアンテナソフトスイッチング方法の一例を、図１３を参照して説明する。この方法は、ＲＦ信号の振幅が実質的に平滑に、すなわち、徐々に、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂにスイッチングされるように、発生器ユニット３０２によって生成された波形によってスイッチングネットワーク３０３を制御するステップ１３１０を含む。これは、上述したように、方向探知送信機の放射ＲＦスペクトルの不要な発光のレベルを低減するためである。スイッチングイベントの間に、少なくとも１つのＲＦポート３０４によって見られるインピーダンスは、一定に維持され得る。本発明による方法の異なる実施形態を示す図１４～図１６を参照して、制御するステップ１３１０をさらに説明する。

本発明による方法の例示的な実施形態によれば、スイッチングネットワーク３０３は、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂへのＲＦ信号スイッチングを実行するように構成されたアンテナスイッチの一部として実装される。すなわち、スイッチングネットワーク３０３は、アクティブアンテナポートを第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂに変更し、それに応じてアクティブアンテナ素子を第一のアンテナ素子３３２ａから第二のアンテナ素子３３２ｂに変更するように構成されたアンテナスイッチのスイッチングネットワークである（例えば、図６Ａ～図６Ｄのアンテナソフトスイッチングシステム３１０の例）。換言すれば、スイッチングネットワーク３０３は、第二のアンテナポート３０６ｂと、第二のアンテナポート３０６ｂに接続されたアンテナ素子３３２ｂとを起動し、第一のアンテナポート３０６ａと、第一のアンテナポート３０６ａに接続されたアンテナ素子３３２ａとを起動停止、すなわち切断するために、第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂにＲＦ信号３０５をスイッチングするように構成されてもよい。制御するステップ１３１０は、上述したように、第一のアンテナポート３０６ａでＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち下げる、すなわち、減少させるステップ１４１０と、第二のアンテナポート３０６ａでＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち上げる、すなわち、増加させるステップ１４２０とを含んでもよい。本発明による方法のこの例示的な実施形態を図１４に示す。

本発明による方法の例示的な実施形態によれば、スイッチングネットワーク３０３は、集中型ソフトスイッチングシステム１０００（例えば、図１０の例示的なアンテナソフトスイッチングシステム）を提供する別個のスイッチングネットワークである。スイッチングネットワーク３０３は、アンテナスイッチのスイッチングネットワーク１０１０、すなわち、少なくとも１つのアンテナアレイ３３０のアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎを連続して選択するように構成されたアンテナスイッチの複数のスイッチングデバイスとは別個である。制御するステップ１３１０は、上述のように、第一のアンテナポート３０６ａでＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップ１５１０と、同時に基準ポート１０３０でＲＦ信号の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップ１５２０と、アンテナスイッチのスイッチングネットワークによって接続することによって、ＲＦ信号３０５が基準ポート１０３０のダミー負荷１０２０に導かれる間、アクティブアンテナポート及びアクティブアンテナ素子を第一のアンテナポート３０６ａから第二のアンテナポート３０６ｂへのＲＦ信号の経路に変更する、すなわち、スイッチングするステップ１５３０と、基準ポート１０３０でＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップ１５４０と、同時に第二のアンテナポート３０６ｂでＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップ１５５０と、含み得る。本発明による方法のこの例示的な実施形態を図１５に示す

あるいは、本発明による例示的な実施形態によれば、スイッチングネットワーク３０３は、集中型ソフトスイッチングシステム１２００を提供する別個のスイッチングネットワークであり、前記第一のアンテナポート３０６ａ～３０６ｎ及びアンテナ素子３３２ａ～３３２ｎが２つの群に配置され、第一のアンテナポート３０６ａ及びそれぞれの第一のアンテナ素子３３２ａは、第一のアンテナ群１２１０に属し、第二のアンテナポート３０６ｂ及びそれぞれの第二のアンテナ素子３３２ｂは、第二のアンテナポート群１２２０に属する（例えば、図１２の例示的なアンテナソフトスイッチングシステム）。制御するステップ１３１０は、上述のように、第一のアンテナ群１２１０におけるＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち下げるステップ１６１０と、同時に第二のアンテナ群１２２０におけるＲＦ信号３０５の振幅を実質的に平滑に立ち上げるステップ１６２０を含むことができ、第二のアンテナポート３０６ｂは、第二のアンテナ群１２２０のアクティブアンテナとして予め選択される。本発明による方法のこの例示的な実施形態を図１６に示す。

また、ＡｏＤ送信機ユニット３００に加えて、上述のアンテナソフトスイッチングシステム及び方法のために、他のいくつかの用途も存在し得る。例えば、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム及び方法は、単一アンテナを備えた時間領域二重（ＴＤＤ）無線における送信機パワーオン／オフ過渡現象の平滑化のために使用することができる。図１０のアンテナソフトスイッチングシステム１０００及び図１５のそれぞれのアンテナソフトスイッチング方法は、この用途に最も適していてもよい。アンテナソフトスイッチングシステム１０００は、線形送信機チェーンの任意の点で、又は非線形ＰＡの場合には電力増幅器（ＰＡ）とアンテナとの間で使用することができる。あるいは、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム及び方法は、プログラマブル整合減衰器として使用されてもよい。少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス６０２ａ、６０２ｂは、スイッチングネットワーク３０３が減衰範囲全体にわたって一定のインピーダンスを維持するように寸法を決めることができる。図１０のアンテナソフトスイッチングシステム１０００及び図１５のそれぞれのアンテナソフトスイッチング方法は、この用途に最も適していてもよい。あるいは、本発明によるアンテナソフトスイッチングシステム及び方法は、２つ以上のアンテナを一緒に組み合わせて単一の送信機又は受信機ポートにするために使用されてもよく、その２つのアンテナ間のパワー比は調整可能である。これは、抵抗スイッチングデバイスの場合には、損失のある結合器であろうが、ビーム形成のような一部の用途では有用であり得る。

本発明は、ＡｏＤ方向探知送信機ユニットのアンテナソフトスイッチングシステム３１０、１０００、１２００と、アンテナソフトスイッチング方法と、アンテナソフトスイッチングシステム３１０、１０００、１２００を備えたＡｏＤ方向探知送信機ユニットとを含む。本発明のこれらの態様の全ては、従属するシステムの請求項に含まれる同じサブ特徴、サブパート、及びサブ機能を含む。

上述の説明で提供された具体的な例は、添付の特許請求の範囲の適用性及び／又は解釈を制限するものと解釈されるべきではない。上述の説明で提供された例のリスト及びグループは、特に明記しない限り、網羅的ではない。

Claims (16)

1. 出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニット（３００）のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）であって、前記アンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）は、少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）送信機モジュール（３２０）と少なくとも１つのアンテナアレイ（３３０）との間に配置され、前記アンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）は、
   スイッチングイベントの少なくとも開始時間を取得するためのタイミングユニット（３０１）と、
   ＲＦポート（３０４）と第一のアンテナポート（３０６ａ）及び第二のアンテナポート（３０６ｂ）との間でＲＦ信号の経路（３０５）上に配置されたスイッチングネットワーク（３０３）と、
   前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するための少なくとも１つの波形を生成する発生器ユニット（３０２）と、
   を備え、
   前記発生器ユニット（３０２）は、ＲＦ信号の振幅が、前記第一のアンテナポート（３０６ａ）から前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）に平滑にスイッチングされるように、前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御することによって、前記ＡｏＤ方向探知送信機ユニット（３００）の送信ＲＦスペクトルの不要な放射のレベルを低減するように構成される、
   アンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
2. 前記スイッチングネットワーク（３０３）は、少なくとも２つのスイッチング素子（６０２ａ、６０２ｂ）を含み、前記少なくとも２つのスイッチング素子（６０２ａ、６０２ｂ）は、抵抗スイッチングデバイス、完全リアクタンススイッチングデバイス、部分リアクタンススイッチングデバイス、又はアクティブスイッチングデバイスである、請求項１に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
3. 前記少なくとも２つのスイッチングデバイス（６０２ａ、６０２ｂ）が、接合ゲート電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、擬似モルフィック高電子移動度トランジスタ（ＰＨＥＭＴ）、ＰＩＮダイオード、又は任意の他の適切なＲＦスイッチングデバイスを利用する、請求項２に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
4. 前記発生器ユニット（３０２）は、アナログランプ発生器を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
5. 前記発生器ユニット（３０２）は、デジタル波形発生器（６０６）、デジタル－アナログ変換器（６０８）、及び再構成フィルタ（６１０）を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
6. 前記少なくとも２つの抵抗スイッチングデバイス（６０２ａ、６０２ｂ）は、デジタル制御減衰器である、請求項１又は２に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
7. 前記発生器ユニット（３０２）は、デジタル波形発生器（６０６）と、前記デジタル波形発生器（６０６）によって生成された波形を前記デジタル制御減衰器の制御信号に変換するように構成された波形エンコーダ（６１２）とを備える、請求項６に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
8. 前記発生器ユニット（３０２）は、カウンタ（６１４）を備え、前記波形は、前記少なくとも２つのスイッチングデバイス（６０２ａ、６０２ｂ）に符号化される、請求項６に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）。
9. スイッチングイベント中に、アクティブアンテナポートを前記第一のアンテナポート（３０６ａ）から前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）に変更するように構成されたアンテナスイッチの一部として前記スイッチングネットワーク（３０３）が実装され、前記発生器ユニット（３０２）が前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するように構成され、その結果、
   前記第一のアンテナポート（３０６ａ）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち下がり、
   同時に、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち上がる、
   請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０）。
10. 前記スイッチングネットワーク（３０３）は、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり、前記発生器ユニット（３０２）は、前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するように構成され、その結果、
    前記第一のアンテナポート（３０６ａ）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち下がり、
    同時に、基準ポート（１０３０）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち上がり、アンテナスイッチは、前記ＲＦ信号（３０５）が前記基準ポート（１０３０）に導かれる間、アクティブアンテナポートを変更するように構成され、
    前記発生器ユニット（３０２）は、前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するようにさらに構成され、その結果、前記基準ポート（１０３０）における前記ＲＦ信号の振幅が平滑に立ち下がり、同時に前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）における前記ＲＦ信号の振幅が平滑に立ち上がる、
    請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（１０００）。
11. 前記スイッチングネットワーク（３０３）が、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり、前記第一のアンテナポート（３０６ａ）が第一のアンテナ群（１２１０）に属し、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）が第二のアンテナ群（１２２０）に属し、前記発生器ユニット（３０２）が前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するように構成され、その結果、
    前記第一のアンテナ群（１２１０）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち下がり、
    同時に、前記第二のアンテナ群（１２２０）における前記ＲＦ信号の振幅は、平滑に立ち上がり、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）は、前記第二のアンテナ群（１２２０）のアクティブアンテナとして予め選択される、
    請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（１２００）。
12. 請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナソフトスイッチングシステム（３１０、１０００、１２００）を備える、出発角度（ＡｏＤ）方向探知送信機ユニット（３００）。
13. ＡｏＤ方向探知送信機ユニット（３００）のためのアンテナソフトスイッチング方法であって、アンテナソフトスイッチングは、少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）送信機モジュール（３１０）と少なくとも１つのアンテナアレイ（３３０）との間で実行され、発生器ユニット（３０２）によって生成された波形によって、スイッチングネットワーク（３０３）を制御するステップ（１３１０）によって、前記ＡｏＤ方向検出送信機ユニット（３００）の送信ＲＦスペクトルの不要な放射のレベルを低減し、その結果、ＲＦ信号の振幅は、第一のアンテナポート（３０６ａ）から第二のアンテナポート（３０６ｂ）に平滑にスイッチングされる、アンテナソフトスイッチング方法。
14. スイッチングイベント中に、アクティブアンテナポートを前記第一のアンテナポート（３０６ａ）から前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）に変更するアンテナスイッチの一部として前記スイッチングネットワーク（３０３）が実装され、前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するステップ（１３１０）は、
    前記第一のアンテナポート（３０６ａ）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち下げるステップ（１４１０）と、
    同時に、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち上げるステップ（１４２０）と、
    を含む、請求項１３に記載のアンテナソフトスイッチング方法。
15. 前記スイッチングネットワーク（３０３）が、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり、前記スイッチングネットワーク（３０３）を制御するステップ（１３１０）は、
    前記第一のアンテナポート（３０６ａ）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち下げるステップ（１５１０）と、
    同時に、基準ポート（１０３０）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち上げるステップ（１５２０）と、
    前記ＲＦ信号が前記基準ポート（１０３０）に導かれる間、アンテナスイッチのスイッチングネットワークによって、アクティブアンテナポートを前記第一のアンテナポート（３０６ａ）から前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）に変更するステップ（１５３０）と、
    前記基準ポート（１０３０）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち下げるステップ（１５４０）と、
    同時に、前記第一のアンテナポート（３０６ａ）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち上げるステップ（１５５０）と、
    を含む、請求項１３に記載のアンテナソフトスイッチング方法。
16. 前記スイッチングネットワーク（３０３）が、集中型ソフトスイッチングシステムを提供する別個のスイッチングネットワークであり、前記第一のアンテナポート（３０６ａ）が第一のアンテナ群（１２１０）に属し、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）が第二のアンテナ群（１２２０）に属し、前記アンテナソフトスイッチング方法が、
    前記第一のアンテナ群（１２１０）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち下げるステップ（１６１０）と、
    同時に、前記第二のアンテナ群（１２２０）で前記ＲＦ信号の振幅を平滑に立ち上げるステップ（１６２０）であって、前記第二のアンテナポート（３０６ｂ）は、前記第二のアンテナ群（１２２０）のアクティブアンテナとして予め選択される、ステップと、
    を含む、請求項１３に記載のアンテナソフトスイッチング方法。

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