JPH07501670A

JPH07501670A - 電気経路長さ位相誤差を修正する装置及び方法

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Publication number: JPH07501670A
Application number: JP5510198A
Authority: JP
Inventors: クルトゲン，マイケル・エイ; コマレック，ステファン・アール; ホワイティング，グレン・エム
Original assignee: アライド−シグナル・インコーポレーテッド
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: DE69216851D1; WO1993011580A1; HK1007359A1; JP3357366B2; EP0614577A1; DE69216851T2; US5263189A; EP0614577B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】電気経路長さ位相誤差を修正する装置及び方法発明の背景発明の分野本発明は、電磁受信システムにおける位相誤差を補正することに関し、さらに特定すれば、複数素子アンテナを有する電磁受信システムにおける電気経路の長さの差異に起因する誤差を補正することに関する。

関連技術の説明インドルーダの方位角を測定するために使用される受信システムでは、アンテナの異なる素子からの信号の間に正確な位相関係を維持することが重要である。

アンテナの素子と、受信器システムの他の部品との間の電気経路の長さの差によって、それらのシステムには位相誤差が導入される。

従来は、アンテナを航空機に設置した後にアンテナシステムを校正することにより、この問題に対処していた。この方式は設置プロセスをよりコスト高にし且つさらに複雑なものにしていた。また、この問題に対処するために、精密に調整された長さを有するケーブル又は導体を使用してアンテナ素子を受信器に接続する方法もとられた。厳密な長さのケーブル又は導体を使用するのはコスト高で、不都合であることがわかった。厳密な長さのケーブル又は導体は、高価であるのに加えて、ケーブルの長さを検査するための専用試験機器を使用することを必要本発明は、第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、電気経路導体に接続する第４の素子とを有するアンテナを具備する電磁受信システムにおける位相誤差を修正する装置及び方法から成る。４つのアンテナ素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置される。選択的送信手段は、第２の素子、第３の素子及び第４の素子の中の１つである選択された素子から試験信号を別の素子により受信されるように送信する。第１の移相器は第２の電気経路で搬送される信号に対して可変移相を実行して、第１の移相信号を発生する。第２の移相器は第３の電気経路で搬送される信号に対して第２の可変移相を実行して、第２の移相信号音発生する。第３の移相手段は第４の電気経路で搬送される信号に対して第３の可変移相を実行して、第３の移相信号を発生する。信号組合せ手段は、電気経路長さ位相修正値を確定することができるように、第１の電気経路で搬送される信号を第１の移相信号、第２の移相信号及び第３の移相信号と組合せる。

本発明は、複数素子アンテナを有する受信システムにおける電気経路の長さの差異を補正する。それらの差異はケーブル又は導体の長さの差に起因するものである。本発明では、最初の設置の後及び正規の動作中に、それらの長さの差を補正する。導体の長さの差を自動的に補正することにより、本発明はケーブルの長さを検査をするために使用される精密な長さのケーブル又は専用試験機器の必要をなくして、設置プロセスを簡易化している。正規の動作中にケーブルの長さの違いを周期的に補正することにより、本発明は、温度変化や機器の老化に起因する位相誤差を排除する。その結果、サービスコストがより安く且つより信頼しうる受信器システムが得られるのである。

図面の簡単な説明図１は、４素子アンテナと、電気経路の長さの相違によって導入される位相誤差とを示すブロック線図である。

図２は、本発明における信号の流れを制御するための技法を示すブロック線図である。

図３は、信号コンバイナのブロック線図である。

図４は、各々のアンテナが複数の素子を有するような２アンテナシステムのブロック線図である。

好ましい実施例の説明次の規約は本発明を説明するに際して使用される。フェーサは文字の後に＃の上付き文字を付して表現される。アンテナｌＯのいずれか２つの素子の間の電気的長さは、問題となるアンテナ素子の文字に下線を付して指示される。素子Ａと素子Ｂとの間の電気的距離はΔ旦によって指示され、素子Ｂと素子Ｃとの間の電気的距離は桟によって指示され、素子Ｃと素子りとの間の電気的距離はＣＤによりて指示され、素子Ａと素子りとの間の電気的距離はΔ旦によって指示され、素子Ａと素子Ｃとの間の電気的距離はΔ９によって指示され、素子Ｂと素子りとの間の電気的距離はＢＤによって指示される。

図１は、素子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを有する複数素子アンテナ１０を示す。各々の素子から受信された信号コンバイナ回路２０に供給される。素子Ａからの信号は電気経路、すなわち、導体２２を介して信号コンバイナ２０の入力端子２１へ直接に通過してゆく。素子Ｂからの信号は、移相器２６を含む電気経路、すなわち、導体２４を介して信号コンバイナ２０の入力端子２３に至る。素子りからの信号は、移相器３０を含む電気経路、すなわち、導体２８を介して信号コンバイナ２０の入力端子２７に至る。素子りからの信号は、移相器３４を含む電気経路、すなわち、導体３２を介して信号コンバイナ２０の入力端子３１に至る。εｂ。

εＣ及びεｄの入った円は、電気経路の長さが異なることにより導入される位相誤差を表わしている。電気経路の長さの差は電気経路２２の長さに対して計算される。εｂ、εＣ及びεｄにより表わされる位相誤差は、信号コンバイナ２０のＤＥＬＴＡ２出力を監視し旦つ移相器２６．３０及び３４を調整することによって補正される。位相誤差εｂは移相器２６を使用して位相バイアスφｂ＝−εｂを導入することによって補正され、位相誤差εＣは移相器３０を使用して位相バイアスφＣ＝−εＣを導入することによって補正され、また、位相誤差εｄは移相器３４を使用して位相バイアスφｄ＝−εｄを導入することによって補正される。

信号コンバイナ２０は入力端子２１で電気経路２２からの信号Ａ“を受信し、入力端子２３で電気経路２４からの信号Ｂ”を受信し、入力端子２７で電気経路２８からの信号Ｃ“を受信し且つ入力端子３１で電気経路３２からの信号Ｄ“を受信する。ＤＥＬＴＡ２出力は、フェーサ表記法である下記の等式により表現される。

ＤＥＬＴＡ２＝　（Ａ’−Ｃ”）＋ｊ　（Ｂ’−Ｄ’）十〇式中、「ｊ」は９０ ”の移相を表現するものと解釈でき、θは電気経路の長さの位相誤差を修正することに関して無視できる任意の位相オフセットである。

位相誤差は、Δ旦が９旦とほぼ等しく、Δ旦は９旦（はぼ等しく、へ旦は９旦される。電気的距離は、互いにプラス又はマイナス４５電気角度以内にあれば、はぼ等しいと考えられる。

位相誤差εＣを補正するために使用される位相バイアスφＣは、素子りを終端接続する一方で素子Ｂで信号を送信し且つ素子Ａ及びＣで信号を受信することによって得られる。移相器３０の移相バイアスφＣは、信号コンバイナ２０の出力端子ＤＥＬＴＡ２の電圧が最小になるまで調整される。信号コンバイナ２０の出力端子ＤＥＬＴＡ２の信号が最小になったとき、現在の位相バイアスφＣは位相誤差εＣを補正する。下記の等式は、位相バイアスφＣがどのようにして得られるかを表わす。

ＤＥＬＴＡ２＝（Ａ’−Ｃ’）　＋ｊ　（Ｂ“−〇”）電気経路の長さに関して書き表わすと、上記の等式を次のように書き直すことが位相誤差εｄを補正するために使用される位相バイアスφｄは、２段階プロセスを使用して得られる。そのプロセスの第１のステップは、Ｃを終端接続した状態で素子へ及びＤで信号を受信しつつ、素子Ｂで信号を送信することを含む。移相Ｒｔ３４により導入される位相バイアスφｄｌは、信号コンバイナ２ｏの出力ＤＥＬＴＡ２が最小になるまで調整される。下記の等式は位相バイアスφｄｌと、位相誤差εｄとの関係を示す。

ＤＥＬＴＡ２−　（Ａ’−Ｃ’）＋ｊ　（Ｂ’−Ｄ’）０＝Ａ’−ｊＤ’ Ａ”＝Ｄ’＋９０゜電気経路の長さに関して書き表わすと、上記の等式を次のように書き直すことが位相誤差εｄを補正するための適正な位相バイアスを得るときの第２のステップは、素子Ｂを終端接続した状態で素子へ及びＤで信号を受信しつつ、素子Ｃで信号を送信することを含む。次に、信号コンバイナ２ｏの出力端子ＤＥＬＴＡ２の電圧が最小になるまで、移相器３４の位相バイアスφｄ２を調整する。下記の等式は位相バイアスφｄ２と、位相誤差εｄとの関係を示す。

ＤＥＬＴＡ２＝　（Ａ”−Ｃ’）＋ｊ　（Ｂ”−Ｄ’）０＝Ａ’−ｊＤ” Ａ’＝ｊＤ“ Ａ’＝Ｄ’＋９０゜電気経路の長さに関して書き表わすと、上記の等式を次のように書き直すことが所望の移相器バイアスφｄは、バイアスφｄｌ及びφｄ２を平均し、次にその結果に９０°を加算することによってめられる。角度の平均を計算する場合には、適正な結果を確保するように注意しなければならない。たとえば、８０度と２７４度の平均は、見方によって、１７７度又は６８度のいずれがである（２７旦− ＢＤが匹−見見より小さい場合には、φｄ２はφｄ１より大きいと仮定すべきである。下記の等式は移相器バイアスφｄ１及びφｄ２の関係を示す。

０．５（φｄｌ＋φｄ２）＝０．５（ＡＣ−ＢＤ＋Ａ旦−ＣＤ−２εｄ−１８０ ”　）０．５（φｄ１＋φｄ２）＝−εｄ−９０゜従って、 φｄ＝０．５　（φｄｌ＋φｄ２）＋９０＠＝−εｄ位相誤差εｂを補正する移相バイアスφｂも、同様にして、素子りを終端接続した状態で素子Ａ及びＢで受信しつつ、素子Ｃで送信することによってめられる。次に、信号コンバイナ２０の出力ＤＥＬＴＡ２が最小になるまで、移相器バイアスφｂｌを調整する。φｂｌと位相誤差εｂ七の関係は下記の等式により示される。

ＤＥＬＴＡ２＝　（Ａ’−Ｃ’）　＋ｊ　（Ｂ’−Ｄ’）０＝Ａ’＋ｊ１３” Ａ”＝−ｊＢ“ Ａ’＝Ｂ”−９０’″ 電気経路の長さに関して書き表わすと、上記の等式を次のように書き直すことができる。

ＡＣ＝ＢＣ＋φｂｌ＋εｂ−９０” φｂＩ＝ＡＣ−ＢＣ−εｂ＋９０” 移相器バイアスφｂを確定するときの第２のステップは、素子Ｃを終端接続した状態で素子Ａ及びＢで受信しつつ、素子りで送信することを含む。移相器バイアスφｂ２は、信号コンバイナ２ｏの出力ＤＥＬＴＡ２が最小になるまで移相器２６を調整することにより得られる。下記の等式は位相バイアスφｂ２と、位相誤差εｂとの関係を示す。

ＤＥＬＴＡ２＝　（Ａ”−Ｃ’）　＋ｊ　（Ｂ’−Ｄ”）０＝Ａ’＋ｊ１３″ Ａ“＝−ｊＢ“ Ａ“＝Ｂ”−９０” 電気経路の長さに関して書き表わすと、上記の等式を次のように書き直すことができる。

Δ旦＝旦回十φｂ２＋εｂ−９０” φｂ２＝赳一旦旦一旦立＋９０＠移相器バイアスφｂは、バイアスφｂｌ及びφｂ２を平均し、次に９０’″を減算することによって得られる。この計算を実行するとき、量Δ旦一旦立が匹−ＢＣより大きい場合には、位相バイアスφｂ１は位相バイアスφｂ２より小さいと仮定すべきであり、また、へ旦−閃が裁−１旦より小さい場合には、φｂ２はφ ｂｔより小さいと仮定すべきである。下記の等式は移相器バイアスφｂと、バイアスφｂ１及びφｂ２との関係を示す。

φｂ＝０．５　（φｂ　Ｉ　＋φｂ２）　−９０’　＝−ｔ　ｂ上記の等式においては、ＤＥＬＴＡ２が０に向かうと仮定していたが、ＤＥＬＴＡ２は典型的にはＯに等しくなり１最小値に向かう。これが起こるのは、等式の中のフェーザ項の振幅が必ずしも等しくないためである。位相角を確定する際の便宜上、ＤＥＬＴＡ２が最小値に等しいとき、ＤＥＬＴＡ２にＯの値を割当てることができる。

出力ＤＥＬＴＡ２の最小値を移相器２６．３０又は３４により導入される位相バイアスの関数として確定するとき、システム内のフェーザ振輻の不均等、雑音及びインピーダンスの不整合のために複数の最小値が起こりうる。

関心ある移相器について起こりうるあらゆる移相器設定に対して出力ＤＥＬＴＡ２の値を記録することにより、この問題に対処できる。適正な電圧最小値を確定するために、正弦波曲線当てはめである一部フーリエ回帰を実行することにより、適正な最小値を得ることができる。

先に説明した手続きはパワーアップ時に実行されるべきであり、また、正規の動作中には２分おきに繰返されるべきである。この手続きを実行することにより、パワーアップ時と、正規動作中の頻繁な間隔をおいた時間に、初期位相誤差及び時間の経過に伴って起こる付加的な位相誤差について位相補正が実行される。

図２は、本発明において信号の流れがどのように制御されるかを示すブロック線図である。発振器５０は試験信号を発生するために使用される。発振器５０からの出力は３：ＩＲＦマルチプレクサ５２に供給される。マルチプレクサ５２は、発振器５０からの信号を３つの方向性結合器の中の１つに供給するために使用される。方向性結合器５４は発振器５０からの試験信号を電気経路、すなわち、導体２４に結合し、方向性結合器５６は発振器５０からの試験信号を電気経路、すなわち、導体２８に結合し、方向性結合器５８は発振器５０からの信号を電気経路、すなわち、導体３２に結合する。

各々の方向性結合器は３つのボートを含む。方向性結合器５４はボート６０゜６２及び６４を含む。ボート６０は試験信号を受信する。試験信号はボート６０からボート６２を経て通過してゆき、ボート６４からは最小信号レベルが出力される。ボート６２により入力が受信された場合には、その入力はボート６４を経て出力される。

方向性結合器５６はボー）６６．６８及び７０を含む。ボート６６は試験信号を受信する。試験信号はボート６６からボート６８を経て通過してゆき、ボート７０からは最小信号レベルが出力される。ボート６８により入力が受信された場合には、その人力はボー）７０を経て出力される。

方向性結合器５８はボート７２．７４及び７６を含む。ボート７２は試験信号を受信する。試験信号はボート７２からボート７４を経て通過してゆき、ボート７６からは最小信号レペルカ咄力される。ボート７４により入力が受信された場合には、その入力はボート７６を経て出力される。

方向性結合器５４のボート６４はＲＦスイッチ８ｏの端子７８に接続している。

ＲＦスイッチ８０は２つの単極双投スイッチと、２つの５０オームの負荷又は端子とから構成されている。ＲＦスイッチ８ｏの端子８２は移相器２６の人力端子に接続している。移相器２６の出力端子は信号コンバイナ２ｏの人力端子２３に接続している。

方向性結合器５６のボート７０はＲＦスイッチ８６の端子８４に接続している。

ＲＦスイッチ８６はＲＦスイッチ８ｏの同じ種類のスイッチである。ＲＦスイッチ８６の端子８８は移相器３０の入力端子に接続している。移相器３ｏの出力端子は信号コンバイナ２０の入力端子２７に接続している。

方向性結合器５８のボート７６はＲＦスイッチ９２の端子９ｏに接続している。

ＲＦスイッチ９２はＲＦスイッチ８６と同じ種類のスイッチである。ＲＦスイッチ９２の端子９４は移相器３４の入力端子に接続している。移相器３４の出力端子は信号コンバイナ２０の入力端子３１に接続している。

発振器５０からの試験信号を送信するために特定のアンテナ素子を使用する場合、ＲＦマルチプレクサ５２は、関心ある方向性結合器に試験信号を渡すように位置を規制されている。そこで、方向性結合器は、送信のために使用される素子に接続している導体へ試験信号を出力する。たとえば、方向性結合器５４のボー）６０で受信した試験信号はボート６２を経て、アンテナ素子Ｂへと通過してゆく。

方向性結合器がマルチプレクサ５２からの試験信号を受信したとき、その試験信号のエネルギーのわずかな部分はＲＦスイッチに接続しているボートを通過する。方向性結合器５４の場合、試験信号エネルギーの一部はボート６４を通過して、ＲＦスイッチ８０の端子７８に至る。この試験信号エネルギーが信号コンバイナ２０に到達するのを阻止するために、方向性結合器と移相器との間に位置するＲＦスイッチは、試験信号エネルギーが好ましくは５０オームである負荷の中で消散するように設定される。同時に、スイッチは好ましくは５０オームである別の負荷で移相器への入力を終端接続させる。

送信される信号を受信するために特定のアンテナ素子を使用する場合、信号はその素子と関連する方向性結合器を変化することなく通過する。次に、方向性結合器の出力はＲＦスイッチを通過し、関連する移相器に入力する。信号を受信するとき、受信側アンテナ素子と関連するＲＦスイッチは、入力端子に現われる信号が負荷の１つで終端せずに出力端子に至るように位置決めされる。

特定のアンテナ素子を終端接続させるべき場合、その素子と関連するＲＦスイッチは、スイッチの入力端子が杆ましくは５０オームである負荷インピーダンスに接続するように位置決めされる。スイッチの入力端子は負荷インピーダンスに接続しており、一方、その出力端子は好ましくは５０オームである別の負荷インピーダンスに接続している。

ＲＦスイッチは２つの単極双投スイッチと、２つの５０オーム負荷とを使用して構成できる。単極双投スイッチは、ＮＨＯ３０５４１ＭｅｒｒｉｍａｃＬ　２１　Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ　Ｂｌｖｄ、（６０３−４２４−４１１１）にあるＭ／ＡＣＯＭから入手できる。マルチプレクサ５２は１つの単極三役ＲＦスイッチを使用して構成できる。方向性結合器もＭ／ＡＣＯＭから入手可能である。移相器は、ＮＪＯ７９３Ｂ、Ｅａｓｔ　Ｈａｎｏｖｅｒ＋３１　Ｆａｔｉｎｅｌｌａ　ＤｒｉｖｅにあるＴｒｉａｎｇｌｅ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｃ、から手に入れられるデジタルダイオード移相器であっても良い。６ビツト移相器を使用するのが好ましい。

図３は、信号コンバイナ２０のブロック線図である。信号コンバイナ２０は３ｄｂ／＋８０’″クロスオ一バハイブリツド結合器と、３ｄｂ／９０°クロスオ一バハイブリツド結合器とを使用して構成できる。ハイブリッド結合器１１０，１１２及び＋１４は、Ｍ／ＡＣＯＭから人手できる２０３１−６３３１−００　０ｍｎ１　５ｐｅｃｔｒａハイブリッド結合器であるのが好ましい３ｄｂ／＋８０ “ハイブリッド結合器である。ハイブリッド結合器１１Ｂは、同様にＭ／ＡＣＯＭから入手できる０ｍｎ１　５ｌ）ｅｃｔｒａ２０３２−６３４４−００ハイブリッド結合器であるのが好まし〜１３ｄｂ／９０’″クロスオーバハイブリッド結合器である。信号コンバイナ２０の入力端子２１及び２７はハイブリッドコンバイナ１１０のＯ”／１８０”入力端子と、０°入力端子とにそれぞれ対応している。信号コンバイナ２０の入力端子２３及び３１はハイブリッドコンバイナ１１２の００入力端子と、０°／１８０”入力端子とにそれぞれ対応している。ハイブリッドコンバイナ１１０及び１１２の出力端子は、半剛性同軸ケーブルを使用してハイブリッドコンバイナ！＋４及び１１６の入力端子に接続されている。

別の種類のＲＦ導体も使用可能である。ハイプリブトコンバイナ１１０のΣ出力端子はハイブリッドコンバイナ１１４の０′″／１８０＠入力端子に接続している。ハイブリッドコンバイナ１１４のＯ”／１８０”入力端子により受信される信号は、入力２１と入力２７の和に相当する。ハイブリッドコンバイナ１１０の Δ出力端子はハイブリッドコンバイナ１１８０ｒｌＮＪ入力端子に接続している。ハイブリッドコンバイナ１１６のｒｌＮＪ入力端子により受信される信号は、入力２１から入力２７を減じたものに相当する。ハイブリッドコンバイナ１１２のΔ出力は、ハイブリッドコンバイナ１１６のｒｌｓＯＪ入力端子により受信される。ハイブリッドコンバイナ１１６のｒｌｓＯＪ入力端子により受信される入力は、人力２３から入力３Ｉを減じたものに相当する。ハイブリッドコンバイナ１１２のΣ出力はハイブリッドコンバイナ１１４により０８入力端子により受信される。ハイブリッドコンバイナ１１４の０６入力端子で受信される信号は、入力２３と人力３１の和に相当する。ハイブリッドコンバイナ＋１４のΣ出力は信号コンバイナ２０のＳＵＭ出力に相当する。ハイブリッドコンバイナ１１４のへ出力は５０オーム角荷で終端する。ハイブリッドコンバイナ１１Ｂの出力１２０は信号コンバイナ２０のＤＥＬＴＡ２出力に相当する。ハイブリッドコンバイナ１１６の出力１２２は５０オーム負荷で終端する。

ハイブリッドコンバイナを相互に接続する導体は、ＳＵＭ出力が等式８式％により表現され且つＤＥＬＴＡ２出力は等式ＤＥＬＴＡ２＝　（Ａ“−Ｃ”）＋ｊ　（Ｂ＠−Ｄ”）十〇により表現されるようにトリミングされる。尚、θはＳＵＭ出力に関する任意の位相オフセットである。

また、４つの別個のハイブリッドパッケージではなく、単一のハイブリッドパッケージを使用して信号コンバイナ２０を構成することも可能である。

図４は、２つの複数素子アンテナと共に本発明を使用する場合を示すブロック線図である。その配置は図２に関して説明した配置に類似しているが、異なるアンテナ間で切賛えるためにスイッチ１３０，１３２．１３４及び１３６が追加されている。それらのスイッチは単極双投ＲＦスイッチから構成されている。第１の位置に置かれたとき、第１のアンテナの素子が図２の回路に接続する。第２の位置に置かれたときには、第２のアンテナの素子が図２の回路に接続する。以上述べたようなスイッチを使用することにより、各アンテナの素子と関連する電気経路の長さの差異に起因する位相誤差に対して補正を実行できる。第１の位置にあるとき、第１のアンテナについて適正な移相バイアスを確定し、アンテナｌが選択される場合には必ずそれらの移相バイアスを使用する。第２の位置にあるときには、アンテナ２について移相バイアスを確定し、アンテナ２が選択される場合には必ずそれらの移相バイアスを使用する。この構成では、１組の補正用ハードウェアのみと組合せて２つのアンテナを使用できるようにすることにより、回路を節約している。アンテナが時分割多重化されるのであれば、いかなる数のアンテナに対してもこの型の構成を使用することができる。

補正明細書（１，ＩＡ、１８頁）翻訳文明細書電気経路長さ位相誤差を修正する装置及び方法本発明は、電磁受信システムにおける位相誤差を補正することに関し、さらに特定すれば、複数素子アンテナを有する電磁受信システムにおける電気経路の長さの差異に起因する誤差を補正することに関する。

従来は、アンテナを航空機に設置した後にアンテナシステムを校正することにより、この間顕に対処していた。この方式は設置プロセスをよりコスト高にし且つさらに複雑なものにしていた。また、この問題に対処するために、精密に調整された長さを有するケーブル又は導体を使用してアンテナ素子を受信器に接続する方法もとられた。厳密な長さのケーブル又は導体を使用するのはコスト高で、不都合であることがわかった。厳密な長さのケーブル又は導体は、高価であるのに加えて、ケーブルの長さを検査するための専用試験機器を使用することを必要としていた。

従来の技術に関しては、英国出願第２１７／８４９Ａ号及び米国特許第５，０２７．１２７号は関連があると思われる。英国出願はフェイズドアレイアンテナシステムの整列に関する。フェイズドアレイの全てのアンテナ素子２２を整列又は校正するために、すなわち、全ての個別の出力信号について１つの特定の方向に関して等しい振幅と位相を与えるために、２段階の整列が必要である。まず、１つのアンテナを基準として確定し、次に、その他のアンテナの各々を順次取上げて、基準とｌ対処の比較を実行し、基準アンテナに等しい出力を供給するＧ２．０３等々での利得指令値を確定する。それらの値を記録する。続いて、再び１つのアンテナを標準として考慮し、同一のＳ＝一定出力信号に対して作用させて、基準値Ｐａに関わる位相に対してそれぞれ厳密に逆位相にある位相を得るために、位相指令値Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４等を確定する。校正結果をコンピュータメモリに記憶させても良い。

米国特許は、電子的に走査されるアンテナアレイの位相整列に関する。その発明によれば、ＢＩＴＥ（ｒビルトインテスト機器」）結合器システムとしても知られている疎結合、定振幅、線形位相進行−送り結合器システムを電子フェイズドアレイアンテナの１列分の放射素子の背面に装着して、試験発生器から全ての隣接する素子の間に一定の位相差を保ちつつ、各々の放射素子に等量の無線周波数（ＲＦ）エネルギーを配分する。アンテナの入力ポートで受信する複素電圧信号を所定の数の電子走査角度に対して記録する。

次に、この記録情報を複素−可変マトリクス反転させて、放射素子ごとに位相及び振幅の表示を発生するのであるが、そのようにして確定された位相値の負数は、ビーム操向用コンピュータに供給すべき所望の修正係数を構成する。

補正請求の範囲１、第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、第４の電気経路に接続する第４の素子とを有し、前記第１の素子、前記第２の素子、前記第３の素子及び前記第４の素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置されているようなアンテナを具備する電磁受信システムにおける電気経路位相誤差を修正する装置において、（ａ）前記第２の素子、前記第３の素子及び前記第４の素子の中の１つである選択された素子で試験信号が別の素子により受信されるように送信する選択的送信手段と：（ｂ）第２の電気経路で搬送される信号に対して第１の可変移相を実行して、第１の移相信号を発生する第１の移相手段と；（ｃ）第３の電気経路で搬送される信号に対して第２の可変移相を実行して、第２の移相信号を発生する第２の移相手段と；（ｄ）第４の電気経路で搬送される信号に対して第３の可変移相を実行して、第３の移相信号を発生する第３の移相手段と；（ｅ）第１の電気経路で搬送される信号と、前記第１の移相信号と、前記第２の移相信号と、前記第３の移相信号とを、電気経路位相修正値を確定することができるように組合せる信号組合せ手段とを具備し、ｊが９０′の移相を表わし且つＡ″が前記信号組合せ手段の第１の入力端子における第１の信号を表わし、Ｂ１は前記信号組合せ手段の第２の入力端子における第２の信号を表わし、Ｃ″は前記信号組合せ手段の第３の入力端子における第３の信号を表わし、Ｄ“は前記信号組合せ手段の第４の入力端子における第４の信号を表わすとき、前記信号組合せ手段は（Ａ’−Ｃ“）　＋ｊ　（Ｂ’−Ｄ’）により表現される出力を発生することを特徴とする装置。

２、前記選択的送信手段は、前記選択された素子に電気的に接続する方向性結合器を具備する請求項１記載の装置。

３、前記選択的送信手段は、前記方向性結合器に電気的に接続するマルチプレクサを具備する請求項２記戦の装置。

４．１つの素子と前記信号組合せ手段の人力手段との間の電気経路を選択的に維持、遮断するスイッチング手段をさらに具備する請求項１記載の装置。

５、前記スイッチング手段は終端接続インピーダンスを具備する請求項４記戦の装置。

６、第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、第４の電気経路に接続する第４の素子とを有し、前記第１の素子、前記第２の素子、前記第３の素子及び前記第４の素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置されているようなアンテナを具備する電磁受信システムにおける電気経路位相誤差を修正する方法において、（ａ）第２の素子を使用して第１の信号を送信する過程と；（ｂ）第１の素子で前記第１の信号を受信して第１の受信信号を発生し且つ第３の素子で前記第１の信号を受信して第２の受信信号を発生する過程と；（ｃ）前記第２の受信信号の位相が前記第１の受信信号の位相とほぼ等しくなるように、前記第２の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第３の電気経路位相修正値を確定する過程と；（ｄ）第２の素子を使用して第２の信号を送信する過程と；（ｅ）第１の素子で前記第２の信号を受信して第３の受信信号を発生し且つ第４の素子で前記第２の信号を受信して第４の受信信号を発生する過程と；（ｆ）前記第４の受信信号の位相が前記第３の受信信号の位相から９０度を減算したものとほぼ等しくなるように、前記第４の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第１の位相値を確定する過程と：（ｇ）第３の素子を使用して第３の信号を送信する過程と：（ｈ）第１の素子で前記第３の信号を受信して第５の受信信号を発生し且つ第４の素子で前記第３の信号を受信して第６の受信信号を発生する過程と；（ｉ）前記第６の受信信号の位相が前記第５の受信信号の位相から９０度を減算したものとほぼ等しくなるように、前記第６の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第２の位相値を確定する過程と；（ｊ）前記第１の位相値と前記第２の位相値の平均に９０度を加算することにより、第４の電気経路位相修正値を確定する過程とを特徴とする方法。

７、第３の素子を使用して第４の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第４の信号を受信して第７の受信信号を発生し且つ第２の素子で前記第４の信号を受信して第８の受信信号を発生する過程と；前記第８の受信信号の位相が前記第７の受信信号の位相に９０度を加算したものとほぼ等しくなるように、前記第８の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第３の位相値を確定する過程と；第４の素子を使用して第５の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第５の信号を受信して第９の受信信号を発生し且つ第２の素子で前記第５の素子を受信して第１０の受信信号を発生する過程と；前記第１０の受信信号の位相が前記第９の受信信号の位相に９０度を加算したものとほぼ等しくなるように、前記第１０の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第４の位相値を確定する過程と；前記第３の位相値と前記第４の位相値の平均から８０度を減算することにより、第２の電気経路位相修正値を確定する過程とをさらに含む請求項６記戦の方法フロントページの続き（７２）発明者　コマレック、ステファン・アールアメリカ合衆国　６６２０７　カンザス州・オーバーランド　パーク・ローズウッド・（７２）発明者　ホワイティング、グレン・エムアメリカ合衆国　６６０６２　カンザス州・オレース・イースト　メードウ　レイン・

Claims

【特許請求の範囲】

１．第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、第４の電気経路に接続する第４の素子とを有しており、前記第１の素子、前記第２の素子、前記第３の素子及び前記第４の素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置されているアンテナを具備する電磁受信システムにおける電気経路位相誤差を修正する装置において、（ａ）第２の素子、第３の素子及び第４の素子の中の１つである選択された素子で試験信号が別の素子により受信されるように送信する選択的送信手段と；（ｂ）第２の電気経路で搬送される信号に対して第１の可変移相を実行して、第１の移相信号を発生させる第１の移相手段と；（ｃ）第３の電気経路で搬送される信号に対して第２の可変移相を実行して、第２の移相信号を発生させる第２の移相手段と；（ｄ）第４の電気経路で搬送される信号に対して第３の可変移相を実行して、第３の移相信号を発生させる第３の移相手段と；（ｅ）第１の電気経路で搬送される信号と、前記第１の移相信号と、前記第２の移相信号と、前記第３の移相信号とを、電気経路位相修正値を確定することができるように組合せる信号組合せ手段とを具備する装置。
２．前記選択的送信手段は、前記選択された素子に電気的に接続する方向性結合器を具備する請求項１記載の装置。
３．前記選択的送信手段は、前記方向性結合器に電気的に接続するマルチプレクサを具備する請求項２記載の装置。
４．１つの素子と前記信号組合せ手段の入力手段との間の電気経路を選択的に維持、遮断するスイッチング手段をさらに具備する請求項１記載の装置。
５．前記スイッチング手段は終端接続インピーダンスを具備する請求項４記載の装置。
６．ｊが９０°の移相を表わし且つＡ＃が前記信号組合せ手段の第１の入力端子における第１の信号を表わし、Ｂ＃は前記信号組合せ手段の第２の入力端子における第２の信号を表わし、Ｃ＃は前記信号組合せ手段の第３の入力端子における第８の信号を表わし、Ｄ＃は前記信号組合せ手段の第４の入力端子における第４の信号を表わすとき、前記信号組合せ手段は（Ａ＃−Ｃ＃）＋ｊ（Ｂ＃−Ｄ＃）により表現される出力を発生する請求項１記載の装置。
７．第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、第４の電気経路に後続する第４の素子とを有しており、前記第１の素子、前記第２の素子、前記第３の素子及び前部第４の素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置されているアンテナを具備する電磁受信システムにおける電気経路位相誤差を修正する装置において、（ａ）第２の素子、第３の素子及び第４の素子の中の１つである選択された素子で試験信号が別の素子により受信されるように送信する選択的手段であって、前記選択された素子に電気的に接続する方向性結合器と、前記方向性結合器に電気的に接続するマルチプレクサとを有する選択的送信手段と；（ｂ）第２の電気経路で搬送される信号に対して第１の可変移相を実行して、第１の移相信号を発生する第１の移相手段と；（ｃ）第３の電気経路で搬送される信号に対して第２の可変移相を実行して、第２の移相信号を発生する第２の移相手段と；（ｄ）第４の電気経路で搬送される信号に対して第３の可変移相を実行して、第３の移相信号を発生する第３の移相手段と；（ｅ）第１の電気経路で搬送される信号と、前記第１の移相信号と、前記第２の移相信号と、前記第３の移相信号とを、電気経路位相修正値を確定することができるように組合せる信号組合せ手段と；（ｆ）終端接続インピーダンスを有し、１つの素子と、前記信号組合せ手段の入力端子との間の電気経路を選択的に維持、遮断するスイッチング手段とを具備する装置。
８．第１の電気経路に接続する第１の素子と、第２の電気経路に接続する第２の素子と、第３の電気経路に接続する第３の素子と、第４の電気経路に接続する第４の素子とを有しており、前記第１の素子、前記第２の素子、前記第３の素子及び前記第４の素子はほぼ正方形のパターンを描いて配置されているアンテナを具備する電磁受信システムにおける電気経路位相誤差を修正する方法において、（ａ）第２の素子を使用して第１の信号を送信する過程と；（ｂ）第１の素子で前記第１の信号を受信して第１の受信信号を発生し且つ第３の素子で前記第１の信号を受信して第２の受信信号を発生する過程と；（ｃ）前記第２の受信信号の位相が前記第１の受信信号の位相とほぼ等しくなるように、前記第２の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第３の電気経路位相修正値を確定する過程とから成る方法。
９．第２の素子を使用して第２の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第２の信号を受信して第３の受信信号を発生し且つ第４の素子で前記第２の信号を受信して第４の受信信号を発生する過程と；前記第４の受信信号の位相が前記第３の受信信号の位相から９０度を減じたものとほぼ等しくなるように、前部第４の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第１の位相値を確定する過程と；第３の素子を使用して第３の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第３の信号を受信して第５の受信信号を発生し且つ第４の素子で前記第３の信号を受信して第６の受信信号を発生する過程と；前記第６の受信信号の位相が前記第５の受信信号から９０度を減じたものとほぼ等しくなるように、前記第６の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第２の位相値を確定する過程と；前記第１の位相値と前記第２の位相値の平均に９０度を加算することにより、第４の電気経路位相修正値を確定する過程とをさらに含む請求項８記載の方法。
１０．第３の素子を使用して第４の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第４の信号を受信して第７の受信信号を発生し且つ第２の素子で前記第４の信号を受信して第８の受信信号を発生する過程と；前記第８の受信信号の位相が前記第７の受信信号の位相に９０度を加算したものとほぼ等しくなるように、前記第８の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第３の位相値を確定する過程と；第４の素子を使用して第５の信号を送信する過程と；第１の素子で前記第５の信号を受信して第９の受信信号を発生し且つ第２の素子で前記第５の信号を受信して第１０の受信信号を発生する過程と；前記第１０の受信信号の位相が前記第９の受信信号の位相に９０度を加算したものとほぼ等しくなるように、前記第１０の受信信号に対して実行される移相を調整することにより、第４の位相値を確定する過程と；前記第３の位相値と前記第４の位相値の平均から９０度を減算することにより、第２の電気経路位相修正値を確定する過程とをさらに含む請求項９記載の方法。