JP7550262B2 - 同調可能広帯域幅ラジアルラインスロットアンテナ - Google Patents
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Description
本出願は、「BROAD TUNABLE BANDWIDTH RADIAL LINE SLOT ANTENNA(同調可能広帯域幅ラジアルラインスロットアンテナ)」という名称の、2018年1月17日に出願された対応の米国仮特許出願第62,618,493号及び2019年1月14日に出願された米国本特許出願第16/247,398号に対する優先権を主張し、これらを引用により組み込む。
(1)選択肢1:図1及び4Aに例示されているように、低帯域素子(Rx1)が、高帯域受信アンテナ素子(Rx2)と送信アンテナ素子(Tx)との間に存在する。
(2)選択肢2:図4Bに示されているように、送信素子(Tx)が、低帯域受信アンテナ素子(Rx1)と高帯域受信アンテナ素子(Rx2)との中央に存在する。
(3)選択肢3:図4Cに示されているように、高帯域受信素子(Rx2)が、送信アンテナ素子(Tx)と低帯域アンテナ素子(Rx1)との中央に存在する。
(4)シフトされた素子:図4A~4Cの上部の3つの配置選択肢におけるアンテナ素子の何れかの配置は、相互結合を制御するためにシフトすることができる。図4D及び4Eに示されているように、Txアンテナ素子は、中心から半径方向内側又は外側にシフトすることができる。
上述の技法は、平面アンテナと共に使用することができる。このような平面アンテナの実施形態が開示される。平面アンテナは、アンテナアパーチャ上にアンテナ素子の1又は2以上のアレイを含む。1つの実施形態において、アンテナ素子は液晶セルを備える。1つの実施形態において、平面アンテナは、マトリクス駆動回路を含む円筒状給電アンテナであり、行及び列状に配置されていないアンテナ素子の各々を一意的にアドレス指定して駆動する。1つの実施形態において、アンテナ素子はリング状に配置される。
1つの実施形態において、平面アンテナは、メタマテリアルアンテナシステムの一部である。通信衛星地上局用のメタマテリアルアンテナシステムの実施形態について説明する。1つの実施形態において、アンテナシステムは、民間商用衛星通信用のKa帯域周波数又はKu帯域周波数の何れかを使用して動作する移動体プラットフォーム(例えば、航空、海上、陸上、その他)上で動作する衛星地上局(ES)の構成要素又はサブシステムである。アンテナシステムの実施形態はまた、移動体プラットフォーム上ではない地上局(例えば、固定地上局又は可搬型の地上局)で用いることもできる点に留意されたい。
図6は、円筒状給電ホログラフィックラジアルアパーチャアンテナの1つの実施形態の概略図を示している。図6を参照すると、アンテナアパーチャは、円筒状給電アンテナの入力給電部602の周りに同心リング状に配置されたアンテナ素子603の1又は2以上のアレイ601を有する。1つの実施形態において、アンテナ素子603は、RFエネルギーを放射する無線周波数(RF)共振器である。1つの実施形態において、アンテナ素子603は、アンテナアパーチャの表面全体上に交互配置されて分散されるRxアイリス(iris)及びTxアイリスの両方を備える。このようなRxアイリス及びTxアイリス、又はスロットは、各セットが別々に且つ同時に制御される帯域のものである3又は4以上のセットからなるグループ内に存在することができる。このようなアイリスを有するアンテナ素子の実施例について、以下で更に詳細に説明する。本明細書で記載されるRF共振器は、円筒状給電部を含まないアンテナで使用できる点に留意されたい。
図10のRFアレイ1606及び図11のRFアレイ1616は、放射体として機能するパッチアンテナ(すなわち、散乱体)のグループを含む波動散乱サブシステムを備える。このパッチアンテナグループは、散乱メタマテリアル素子のアレイを備える。
1つの実施形態において、アンテナ素子は、系統的マトリクス駆動回路が可能にするように、円筒状給電アンテナアパーチャ上に配置される。セルの配置は、マトリクス駆動のためのトランジスタの配置を含む。図12は、アンテナ素子に対するマトリクス駆動回路の配置の1つの実施形態を示している。図12を参照すると、行コントローラ1701は、行選択信号Row1(行1)及びRow2(行2)それぞれを介してトランジスタ1711及び1712に結合され、列コントローラ1702は、列選択信号Column1を介してトランジスタ1711及び1712に結合される。また、トランジスタ1711は、パッチへの接続1731を介してアンテナ素子1721に結合され、トランジスタ1712は、パッチへの接続1732を介してアンテナ素子1722に結合される。
別の実施形態では、複合アンテナアパーチャは、全二重通信システムで使用される。図14は、同時送信及び受信経路を有する通信システムの1つの実施形態のブロック図である。1つの送信経路及び1つの受信経路のみが示されているが、通信システムは、1つより多い送信経路及び/又は1つより多い受信経路を含むことができる。
Claims (20)
- 複数の無線周波数(RF)放射アンテナ素子を有するアパーチャであって、前記複数のRF放射アンテナ素子は、RF放射アンテナ素子の3以上のセットを含み、RF放射アンテナ素子の前記3以上のセットのうちの各セットからの異なるRF放射アンテナ素子は、異なるグループとして前記アパーチャ内に一緒に配置され、RF放射アンテナ素子の前記3以上のセットのうちの、RF放射アンテナ素子の2つのセットは、第1のモードにおける単一のビームと、前記第1のモードとは異なる第2のモードにおける2つのビームを生成するように個別に制御される、アパーチャを備えたアンテナ。
- RF放射アンテナ素子の前記2つのセットは、前記第1のモードにおける単一の受信ビームと前記第2のモードにおける2つの受信ビームを形成するために一緒に用いられる受信アンテナ素子の2つのセットである、
請求項1に記載のアンテナ。 - 素子の前記2つのセットからの利用可能な共振同調状態は、共に組み合わされて、前記単一の受信ビームを形成する、
請求項2に記載のアンテナ。 - 素子の前記2つのセットからの利用可能な共振同調状態は、1つの包括的なユークリッド変調方式で共に組み合わされて、前記単一の受信ビームを形成する、
請求項2に記載のアンテナ。 - 前記2つのビームのうちの第1のビームは、第1の衛星を指向することができ、前記2つのビームのうちの第2は、第2の衛星を指向する、
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記2つのビームは、2つの受信ビームであり、さらに、第1の衛星は、次の出現衛星であり、前記第2の衛星との衛星接続は、メークビフォアブレーク状況の一部として失われようとしている、
請求項5に記載のアンテナ。 - 前記第2のモードにおいて、前記2つのセットは、独立に制御されて2つの受信ビームを生成し、RF放射アンテナ素子の少なくとも1つの他のセットは、送信ビームを生成する、
請求項1に記載のアンテナ。 - ビーム指向情報は、前記2つの受信ビームと前記送信ビームがどこを指向すべきかを特定し、前記ビーム指向情報は、受信アンテナ素子の第1及び第2のセットの受信変調及び送信アンテナ素子の前記セットの送信変調を制御し、前記受信変調は、異なる方向に指向する前記2つのビームを形成する、
請求項7に記載のアンテナ。 - アンテナ素子の各セットは、複数の同調状態を有し、アンテナ素子の前記2つのセットの同調状態は、共に組み合わされて、第1のモードにおける前記単一のビームを形成する、
請求項1に記載のアンテナ。 - アンテナ素子の少なくとも2つのセットの各々は、RF放射アンテナ素子の前記3以上のセットのうちの他のセットから別々に同調される異なる共振設定値を有する、
請求項2に記載のアンテナ。 - 前記2つのビームは、同時に生成される、
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記複数のRF放射アンテナ素子の各々は、前記各RF放射アンテナ素子を制御するための同調可能液晶(LC)材料を備える、
請求項1に記載のアンテナ。 - RF放射アンテナ素子の前記3以上のセットは、互いに交互配置される、
請求項1に記載のアンテナ。 - 複数の無線周波数(RF)放射アンテナ素子を有するアパーチャであって、前記複数のRF放射アンテナ素子は、前記複数のRF放射アンテナ素子の3以上のセットにグループ化され、各セットが別々に制御され、RF放射アンテナ素子の前記3以上のセットのうちのRF放射アンテナ素子の2つのセットは、別々に制御されて第1のモードにおける単一のビームと、前記第1のモードとは異なる第2のモードにおける2つのビームとを生成する、アパーチャと、
前記複数のRF放射アンテナ素子を制御するコントローラであって、前記第1のモードにおいて、前記コントローラは、1つの受信ビームを生成するために2つのセットを独立に制御し、送信ビームを生成するためにRF放射アンテナ素子の少なくとも1つの他のセットを制御するように動作可能であり、前記第2のモードにおいて、前記コントローラは、2つのビームを生成するために2つのセットを独立に制御し、前記送信ビームを生成するためにRF放射アンテナ素子の少なくとも1つの他のセットを制御するように動作可能である、コントローラと、
を備えたアンテナ。 - 素子の前記2つのセットからの利用可能な共振同調状態は、共に組み合わされて、前記単一の受信ビームを形成する、
請求項14に記載のアンテナ。 - 素子の前記2つのセットからの利用可能な共振同調状態は、1つの包括的なユークリッド変調方式で共に組み合わされて、前記単一の受信ビームを形成する、
請求項14に記載のアンテナ。 - 前記2つの受信ビームのうちの第1のビームは、第1の衛星を指向することができ、前記2つの受信ビームのうちの第2は、第2の衛星を指向する、
請求項14に記載のアンテナ。 - 第1の衛星は、次の出現衛星であり、前記第2の衛星との衛星接続は、メークビフォアブレーク状況の一部として失われようとしている、
請求項17に記載のアンテナ。 - RF放射アンテナ素子の前記複数のセットのうちのRF放射アンテナ素子は、前記アパーチャ内のグループに一緒に配置され、各グループは、RF放射アンテナ素子のセットの各々からの1つのRF放射アンテナ素子を含む、
請求項14に記載のアンテナ。 - 各グループ及び素子の前記グループ内のRF放射アンテナ素子は、相互結合を制御するように配置される、
請求項14に記載のアンテナ。
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