JPH11127021A - マルチビームフェーズドアレイアンテナシステム - Google Patents
マルチビームフェーズドアレイアンテナシステムInfo
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- JPH11127021A JPH11127021A JP10224363A JP22436398A JPH11127021A JP H11127021 A JPH11127021 A JP H11127021A JP 10224363 A JP10224363 A JP 10224363A JP 22436398 A JP22436398 A JP 22436398A JP H11127021 A JPH11127021 A JP H11127021A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
-
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- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/42—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means using frequency-mixing
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヘテロダイン効果に基いて適切に移相された
ＲＦ送信信号を生成して、使用される送信周波数が高く
なるにつれて、送信機の限られた領域の空間制約の影響
を低減するマルチビームフェーズドアレイアンテナ伝送
の方法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明では、送信の最終周波数ではな
い、中間周波数のＲＦ信号は、多重電力分割器に入力を
提供するビーム形成ネットワークの信号周波数を含む。
電力分割器は、移相信号を多数の多重結合器の各々の入
力部に出力する。各結合器の出力は、ミキシング装置に
送られ、ミキシング装置は、適切な局部発振器信号を使
用して、入力周波数を高周波数へシフトせしめる。ミキ
サの出力は、別々の電力増幅器に送られ、その出力は、
放射素子に送られる。電力分割器および結合器ステージ
での低１次周波数の使用によって、ミリメートル波回路
に関連した小型の素子ではなく、従来サイズの部品の使
用を可能にする。
ＲＦ送信信号を生成して、使用される送信周波数が高く
なるにつれて、送信機の限られた領域の空間制約の影響
を低減するマルチビームフェーズドアレイアンテナ伝送
の方法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明では、送信の最終周波数ではな
い、中間周波数のＲＦ信号は、多重電力分割器に入力を
提供するビーム形成ネットワークの信号周波数を含む。
電力分割器は、移相信号を多数の多重結合器の各々の入
力部に出力する。各結合器の出力は、ミキシング装置に
送られ、ミキシング装置は、適切な局部発振器信号を使
用して、入力周波数を高周波数へシフトせしめる。ミキ
サの出力は、別々の電力増幅器に送られ、その出力は、
放射素子に送られる。電力分割器および結合器ステージ
での低１次周波数の使用によって、ミリメートル波回路
に関連した小型の素子ではなく、従来サイズの部品の使
用を可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フェーズドアレイ
アンテナシステムに関し、特に、超高周波数送信及び受
信を必要とする用途向けのフェーズドアレイアンテナシ
ステムに関する。
アンテナシステムに関し、特に、超高周波数送信及び受
信を必要とする用途向けのフェーズドアレイアンテナシ
ステムに関する。
【０００２】
【背景技術】フェーズドアレイアンテナは、通信及びレ
ーダシステムの望ましい特性を示し、システムのたいて
いの衛星は、送信ビームの機械的な操作に必要な条件が
欠けている。この特性によって、マイクロ波電力損失を
最小にしながらも、高電力を目標や受信機に運ぶための
能力や超高速ビーム走査を可能とする。フェーズドアレ
イアンテナシステムの指向性制御の基礎は、波の干渉で
ある。フェーズ電流での組み合わせから供給された多数
の等間隔に配置されたアンテナ素子等の、多数の放射源
を設けることにより、高い指向性が得られる。アレイと
して構成された多数のアンテナ素子によって、一定電力
で、所望の方向への放射を強化することが可能である。
ーダシステムの望ましい特性を示し、システムのたいて
いの衛星は、送信ビームの機械的な操作に必要な条件が
欠けている。この特性によって、マイクロ波電力損失を
最小にしながらも、高電力を目標や受信機に運ぶための
能力や超高速ビーム走査を可能とする。フェーズドアレ
イアンテナシステムの指向性制御の基礎は、波の干渉で
ある。フェーズ電流での組み合わせから供給された多数
の等間隔に配置されたアンテナ素子等の、多数の放射源
を設けることにより、高い指向性が得られる。アレイと
して構成された多数のアンテナ素子によって、一定電力
で、所望の方向への放射を強化することが可能である。
【０００３】図１は、多数のマイクロ波放射ホーン３３
が対応する送信システムに接続された従来のマルチフェ
ーズドアレイアンテナシステムを示す。アンテナ放射器
３３は、メインビームと、無線周波数のある方向への送
信に寄与する異なる立体角で集束される一連のローブと
を有するパターンを送信する。本発明にて使用される用
語「ＲＦ」は、ＲＦスペクトル（２０ＧＨｚ以上の周波
数）の「ミリメートル波」領域を特に対象とする。電場
を表すＲＦ信号の位相角を変更することによって、フェ
ーズドアレイアンテナシステムは、異なる角度に対して
電磁放射を送受信することができる。フェーズドアレイ
システムの多くは、３００メガヘルツから４０ギガヘル
ツまでの範囲の周波数帯域から選択された周波数で送受
信を行う。
が対応する送信システムに接続された従来のマルチフェ
ーズドアレイアンテナシステムを示す。アンテナ放射器
３３は、メインビームと、無線周波数のある方向への送
信に寄与する異なる立体角で集束される一連のローブと
を有するパターンを送信する。本発明にて使用される用
語「ＲＦ」は、ＲＦスペクトル（２０ＧＨｚ以上の周波
数）の「ミリメートル波」領域を特に対象とする。電場
を表すＲＦ信号の位相角を変更することによって、フェ
ーズドアレイアンテナシステムは、異なる角度に対して
電磁放射を送受信することができる。フェーズドアレイ
システムの多くは、３００メガヘルツから４０ギガヘル
ツまでの範囲の周波数帯域から選択された周波数で送受
信を行う。
【０００４】フェーズドアレイアンテナシステムに対す
る新しい用途は、ますます高くなる送信周波数に対して
絶えず設計包絡線を押しつけるが、周波数の増大は、放
射素子と放射素子に関連した部品を、ますます近接せし
め互いにますます近接して置くことを必要とする。送信
周波数が増加するにつれて、アンテナシステム素子のマ
ルチビームアレイ構成の使用は、システム素子を組込む
のに必要な物理的なスペースによって制限されてくるこ
とが分かっている。
る新しい用途は、ますます高くなる送信周波数に対して
絶えず設計包絡線を押しつけるが、周波数の増大は、放
射素子と放射素子に関連した部品を、ますます近接せし
め互いにますます近接して置くことを必要とする。送信
周波数が増加するにつれて、アンテナシステム素子のマ
ルチビームアレイ構成の使用は、システム素子を組込む
のに必要な物理的なスペースによって制限されてくるこ
とが分かっている。
【０００５】マルチビームフェーズドアレイの多くは、
様々なビーム形成送信素子で構成されている。フェーズ
ドアレイは、個々に調整され、増幅され、フィルタ処理
され、図１の従来のシステムの放射ホーン３３等のアン
テナ素子に印加された複数のビーム形成信号から電圧を
合成して、異なる方向に多数のビームを生成することに
よって、処理される。図示するように、ＲＦビーム１０
−１は、１次周波数ｆ 1を有し、送信電力分割器２０−
１に接続され、この多重出力２４−１〜２４−ｎは、別
々の移相手段２５に接続される。異なるビームの移相手
段２５の出力は、結合手段２２において合成される。そ
の機能は、特定の放射素子に割当てられる各ビームに対
して適切に調整された信号を合成することである。
様々なビーム形成送信素子で構成されている。フェーズ
ドアレイは、個々に調整され、増幅され、フィルタ処理
され、図１の従来のシステムの放射ホーン３３等のアン
テナ素子に印加された複数のビーム形成信号から電圧を
合成して、異なる方向に多数のビームを生成することに
よって、処理される。図示するように、ＲＦビーム１０
−１は、１次周波数ｆ 1を有し、送信電力分割器２０−
１に接続され、この多重出力２４−１〜２４−ｎは、別
々の移相手段２５に接続される。異なるビームの移相手
段２５の出力は、結合手段２２において合成される。そ
の機能は、特定の放射素子に割当てられる各ビームに対
して適切に調整された信号を合成することである。
【０００６】別の周波数ｆ2の第２ＲＦビ−ム１０−２
は、図１の従来のシステムで示されるようなＲＦビーム
１０−１として類似した回路素子によって接続される。
このように、大抵、最終的にアンテナによって送信され
る無線周波数ビーム位相及び振幅は、最初に、分割器２
０等の複数の多重電力分割器から成るビーム形成ネット
ワークに供給される。分割器２０は、複数の信号を提供
し、また、結合器２２等の複数の結合器の様々な入力の
１つの入力に対して特定の位相を有する信号を接続す
る。本質的に、各結合器は、複数の電力分割器の各々か
ら適切な位相角で、各伝送周波数で信号を受取り、これ
らの入力を合成して送信されるＲＦエネルギの合成信号
を形成する。図１に示すような従来技術において、合成
されたＲＦ信号は、電力増幅器２６、フィルタ３０、最
終的には放射ホーン３３によって送信素子に接続され
る。
は、図１の従来のシステムで示されるようなＲＦビーム
１０−１として類似した回路素子によって接続される。
このように、大抵、最終的にアンテナによって送信され
る無線周波数ビーム位相及び振幅は、最初に、分割器２
０等の複数の多重電力分割器から成るビーム形成ネット
ワークに供給される。分割器２０は、複数の信号を提供
し、また、結合器２２等の複数の結合器の様々な入力の
１つの入力に対して特定の位相を有する信号を接続す
る。本質的に、各結合器は、複数の電力分割器の各々か
ら適切な位相角で、各伝送周波数で信号を受取り、これ
らの入力を合成して送信されるＲＦエネルギの合成信号
を形成する。図１に示すような従来技術において、合成
されたＲＦ信号は、電力増幅器２６、フィルタ３０、最
終的には放射ホーン３３によって送信素子に接続され
る。
【０００７】すべての放射器３３に対して高い忠実度を
有するフェーズドアレイアンテナシステムの使用は、フ
ェーズドアレイシステムが使用される大抵の用途の成功
に極めて重大である。これは、アンテナ設計及び処理回
路における先進技術の使用によって遂行される。例え
ば、各アンテナ・サブシステム素子（いわゆる能動アレ
イアンテナを形成する）でＭＭＩＣチップ技術から構成
されたフェーズドアレイアンテナは、非常に大きな有効
放射電力レベル及び大きなシステム冗長性を考慮する。
より新しい技術が現れると、数十ギガヘルツに送信周波
数を拡張することが実現可能になる。しかしながら、既
存の組立て及び電子設計は、かかる新規且つ高周波数で
必要とされる素子の近接を許容しない。例えば、アレイ
に１００の素子を有する８−ビームフェーズドアレイ
は、８つの１００ウェイ電力増幅器と、８００の移相器
と、１００の８ウェイ結合器とに、１００の電力増幅器
と、フィルタと、放射素子とを加えて、必要とする。全
体で非常に多数の部品は、従来のシステムのアンテナ領
域内及びその周辺に必要とされた小さな空間に、特に多
数の相互接続に必要な無数の導波路によって収納するこ
とができない。
有するフェーズドアレイアンテナシステムの使用は、フ
ェーズドアレイシステムが使用される大抵の用途の成功
に極めて重大である。これは、アンテナ設計及び処理回
路における先進技術の使用によって遂行される。例え
ば、各アンテナ・サブシステム素子（いわゆる能動アレ
イアンテナを形成する）でＭＭＩＣチップ技術から構成
されたフェーズドアレイアンテナは、非常に大きな有効
放射電力レベル及び大きなシステム冗長性を考慮する。
より新しい技術が現れると、数十ギガヘルツに送信周波
数を拡張することが実現可能になる。しかしながら、既
存の組立て及び電子設計は、かかる新規且つ高周波数で
必要とされる素子の近接を許容しない。例えば、アレイ
に１００の素子を有する８−ビームフェーズドアレイ
は、８つの１００ウェイ電力増幅器と、８００の移相器
と、１００の８ウェイ結合器とに、１００の電力増幅器
と、フィルタと、放射素子とを加えて、必要とする。全
体で非常に多数の部品は、従来のシステムのアンテナ領
域内及びその周辺に必要とされた小さな空間に、特に多
数の相互接続に必要な無数の導波路によって収納するこ
とができない。
【０００８】フェーズドアレイアンテナの製造は、信号
分布及び位相制御に対する多数の相互接続のために、非
常に高価であった。システムコストの問題は、マルチビ
ームフェーズドアレイの用途においてさらに複雑にな
る。マルチビームフェーズドアレイシステムの送信周波
数が新しい範囲へ押されるとき、新しく且つ新規な電子
設計技術が続かなければならない。本発明は、物理的空
間の必要条件によって制限されない、マルチビームＲＦ
送信アンテナシステムの送信周波数の増加を許容するシ
ステムを提供する。
分布及び位相制御に対する多数の相互接続のために、非
常に高価であった。システムコストの問題は、マルチビ
ームフェーズドアレイの用途においてさらに複雑にな
る。マルチビームフェーズドアレイシステムの送信周波
数が新しい範囲へ押されるとき、新しく且つ新規な電子
設計技術が続かなければならない。本発明は、物理的空
間の必要条件によって制限されない、マルチビームＲＦ
送信アンテナシステムの送信周波数の増加を許容するシ
ステムを提供する。
【０００９】
【発明の概要】本発明の目的は、ヘテロダイン効果を生
じさせて、適切な移相を備えた要求された送信信号を生
成し、使用される送信周波数が高くなるにつれて、送信
機の制限範囲内の空間制約の影響を減らすマルチビーム
フェーズドアレイアンテナ伝送用の方法及び装置を提供
することである。
じさせて、適切な移相を備えた要求された送信信号を生
成し、使用される送信周波数が高くなるにつれて、送信
機の制限範囲内の空間制約の影響を減らすマルチビーム
フェーズドアレイアンテナ伝送用の方法及び装置を提供
することである。
【００１０】本発明の別の目的は、アンテナサブシステ
ムのステージのうちのいくつかで中間周波数を利用する
ことによりフェーズドアレイアンテナシステムの伝送周
波数を増加させて、高周波数によって課された別の空間
制約を緩和することである。本発明では、中間周波数の
ＲＦ信号は、送信の最終周波数ではなく、多重電力分割
器に入力を提供するビーム形成ネットワークに対する信
号周波数を含む。故に、電力分割器、移相器、結合器の
ステージでの低周波数の使用によって、従来サイズの部
品の使用が可能になる。
ムのステージのうちのいくつかで中間周波数を利用する
ことによりフェーズドアレイアンテナシステムの伝送周
波数を増加させて、高周波数によって課された別の空間
制約を緩和することである。本発明では、中間周波数の
ＲＦ信号は、送信の最終周波数ではなく、多重電力分割
器に入力を提供するビーム形成ネットワークに対する信
号周波数を含む。故に、電力分割器、移相器、結合器の
ステージでの低周波数の使用によって、従来サイズの部
品の使用が可能になる。
【００１１】電力分割器は、所望の位相を有する信号を
多数の多重結合器の各々の入力に対して出力し、その出
力は、混合装置に送られ、混合装置は、次に、入力周波
数を送信用の高周波数へシフトせしめる。当業者にとっ
て、この技術は、低周波数が、非線形装置において高周
波数と混合されて元の周波数よりも高周波数及び低周波
数の両方を生成するヘテロダイン効果として知られてい
る。ＲＦの分野では、ヘテロダイン効果は、サイドバン
ド周波数を生成して、そのうちの１つが所望の送信周波
数にある、ミキサと呼ばれる非線形装置によって得られ
る。故に、各ミキサは、入力周波数と所望の出力周波数
との間の差である周波数にある局部発振器信号を必要と
する。
多数の多重結合器の各々の入力に対して出力し、その出
力は、混合装置に送られ、混合装置は、次に、入力周波
数を送信用の高周波数へシフトせしめる。当業者にとっ
て、この技術は、低周波数が、非線形装置において高周
波数と混合されて元の周波数よりも高周波数及び低周波
数の両方を生成するヘテロダイン効果として知られてい
る。ＲＦの分野では、ヘテロダイン効果は、サイドバン
ド周波数を生成して、そのうちの１つが所望の送信周波
数にある、ミキサと呼ばれる非線形装置によって得られ
る。故に、各ミキサは、入力周波数と所望の出力周波数
との間の差である周波数にある局部発振器信号を必要と
する。
【００１２】従って、本発明は、調節自在な位相及び振
幅給電係数を有するフェーズドアレイアンテナシステム
の方法及び装置である。本発明は、最初に、複数の電力
分割器への入力として、１次中間周波数で複数のＲＦビ
ームを提供し、分割器の出力は、対応する複数の移相器
に入力され、移相器の出力は対応する複数の結合器に入
力される。次に、１次周波数にある結合器の出力は、高
基準周波数と混合されたりまたはヘテロダイン効果を生
じて、送信周波数で信号の所望セットを生成する。ミキ
サの使用によって、低周波数を電力増幅器につながるス
テージで使用することができ、そのステージが部品の使
用を許容するまで、その物理的サイズは、送信周波数で
のそれらの実行に対して必要な物理的空間によって制約
されない。
幅給電係数を有するフェーズドアレイアンテナシステム
の方法及び装置である。本発明は、最初に、複数の電力
分割器への入力として、１次中間周波数で複数のＲＦビ
ームを提供し、分割器の出力は、対応する複数の移相器
に入力され、移相器の出力は対応する複数の結合器に入
力される。次に、１次周波数にある結合器の出力は、高
基準周波数と混合されたりまたはヘテロダイン効果を生
じて、送信周波数で信号の所望セットを生成する。ミキ
サの使用によって、低周波数を電力増幅器につながるス
テージで使用することができ、そのステージが部品の使
用を許容するまで、その物理的サイズは、送信周波数で
のそれらの実行に対して必要な物理的空間によって制約
されない。
【００１３】
【好ましい実施例の記載】本発明の新規な特徴は、特に
従属の請求項に記載されている。本発明は、目的及び効
果によって、その構成及び動作方法の両方に関し、添付
図面を参照しつつ以下の記載から理解するものとする。
本発明は、送信あるいは受信に対して独立に操作可能な
マルチビームを提供するとともに、調整自在な位相及び
振幅給電係数を有するフェーズドアレイアンテナシステ
ム用の装置である。本発明の装置は、基準周波数を生成
する手段と、複数の１次周波数ＲＦビーム信号を生成す
る手段と、ビームの各々を分割する手段と、分割ビーム
を移相器に入力する手段とからなり、移相器の後に、シ
フトされたビーム信号は、基準周波数で局部発振器によ
って結合されて混合され、所望の送信周波数を生成す
る。
従属の請求項に記載されている。本発明は、目的及び効
果によって、その構成及び動作方法の両方に関し、添付
図面を参照しつつ以下の記載から理解するものとする。
本発明は、送信あるいは受信に対して独立に操作可能な
マルチビームを提供するとともに、調整自在な位相及び
振幅給電係数を有するフェーズドアレイアンテナシステ
ム用の装置である。本発明の装置は、基準周波数を生成
する手段と、複数の１次周波数ＲＦビーム信号を生成す
る手段と、ビームの各々を分割する手段と、分割ビーム
を移相器に入力する手段とからなり、移相器の後に、シ
フトされたビーム信号は、基準周波数で局部発振器によ
って結合されて混合され、所望の送信周波数を生成す
る。
【００１４】図２において、ブロック及び関連する矢印
は、ＭＭＩＣ、導波路、ストリップライン技術、関連す
るワイヤやデータバスを利用する電気回路として実行さ
れ、電気信号を搬送する本発明によるプロセスの機能を
表す。図２を参照すると、ビーム形成ネットワーク
（「ＢＦＮ」）からなるｎ−素子フェーズドアレイシス
テムの一実施例が示されている。このビーム形成ネット
ワークにおいて、「ｍ」本のＲＦビームは、電力分割器
２０−１〜２０−ｍ、移相手段２５−１〜２５−ｎ、結
合器２２−１〜２２−ｎ、局部発振器２７、電力増幅器
２６−１〜２６−ｎ、フィルタ３０−１〜３０−ｎ、放
射器３３−１〜３３−ｎのセットに入力される。例え
ば、ビーム１０−１及びビーム１０−２は、中間１次周
波数で電子的に形成された信号の２つのマルチビームセ
ットを表す。好ましい実施例では、かかる８本のビーム
（すなわちｍ＝８）が電力分割器２０−１〜２０−８に
供給される。電力分割器２０−１等の電力分割器の各々
は、振幅及び位相を有する出力信号を、移相手段２５−
１に供給し、移相手段は、位相を所定量だけシフトさせ
る。一般に、アレイ素子１−ｎが存在するので、電力分
割器２０−１〜２０−ｎの各出力部にｎ個の移相手段が
存在する。好ましい実施例の場合、電力分割器２０−１
に対してｎ個の位相シフト手段２５−１〜２５−ｎが存
在し、図２の実施例は、全部で８ｎ個の位相シフト手段
を含む。
は、ＭＭＩＣ、導波路、ストリップライン技術、関連す
るワイヤやデータバスを利用する電気回路として実行さ
れ、電気信号を搬送する本発明によるプロセスの機能を
表す。図２を参照すると、ビーム形成ネットワーク
（「ＢＦＮ」）からなるｎ−素子フェーズドアレイシス
テムの一実施例が示されている。このビーム形成ネット
ワークにおいて、「ｍ」本のＲＦビームは、電力分割器
２０−１〜２０−ｍ、移相手段２５−１〜２５−ｎ、結
合器２２−１〜２２−ｎ、局部発振器２７、電力増幅器
２６−１〜２６−ｎ、フィルタ３０−１〜３０−ｎ、放
射器３３−１〜３３−ｎのセットに入力される。例え
ば、ビーム１０−１及びビーム１０−２は、中間１次周
波数で電子的に形成された信号の２つのマルチビームセ
ットを表す。好ましい実施例では、かかる８本のビーム
（すなわちｍ＝８）が電力分割器２０−１〜２０−８に
供給される。電力分割器２０−１等の電力分割器の各々
は、振幅及び位相を有する出力信号を、移相手段２５−
１に供給し、移相手段は、位相を所定量だけシフトさせ
る。一般に、アレイ素子１−ｎが存在するので、電力分
割器２０−１〜２０−ｎの各出力部にｎ個の移相手段が
存在する。好ましい実施例の場合、電力分割器２０−１
に対してｎ個の位相シフト手段２５−１〜２５−ｎが存
在し、図２の実施例は、全部で８ｎ個の位相シフト手段
を含む。
【００１５】結合手段２２−１〜結合手段２２−ｎの各
々は、８つの結合回路を含んで、全体で８ｎとなり、移
相手段２５−１〜２５−８ｎの出力の１つから供給され
た１つの移相信号を含む。結合手段２２−１〜２２−ｎ
は、ミキサ２３−１〜２３−ｎに接続され、ミキサは、
共通の局部発振器２７から供給され、これらは、各ビー
ムに対して送信される適切な位相を備えた高周波数のビ
ーム信号を生成する。１次周波数の周波数の多くは、Ｓ
バンドまたはＣバンドにあるが、送信される周波数は２
０ＧＨｚ以上である。一般に、１４ＧＨｚの基準信号と
混合された６ＧＨｚの１次周波数信号は、２０ＧＨｚの
送信信号を生成する。局部発振器２７の出力２８−１〜
２８−ｎは、それぞれ結合手段２２−１〜２２−ｎから
の信号と混合され、生じた信号は、次に電力増幅器２６
−１〜２６−ｎに供給される。次に、電力増幅器２６−
１〜２６−ｎは、対応するフィルタ３０−１〜３０ｎに
送り、フィルタは、送信アンテナ放射ホーン３３−１〜
３３−ｎに送る。
々は、８つの結合回路を含んで、全体で８ｎとなり、移
相手段２５−１〜２５−８ｎの出力の１つから供給され
た１つの移相信号を含む。結合手段２２−１〜２２−ｎ
は、ミキサ２３−１〜２３−ｎに接続され、ミキサは、
共通の局部発振器２７から供給され、これらは、各ビー
ムに対して送信される適切な位相を備えた高周波数のビ
ーム信号を生成する。１次周波数の周波数の多くは、Ｓ
バンドまたはＣバンドにあるが、送信される周波数は２
０ＧＨｚ以上である。一般に、１４ＧＨｚの基準信号と
混合された６ＧＨｚの１次周波数信号は、２０ＧＨｚの
送信信号を生成する。局部発振器２７の出力２８−１〜
２８−ｎは、それぞれ結合手段２２−１〜２２−ｎから
の信号と混合され、生じた信号は、次に電力増幅器２６
−１〜２６−ｎに供給される。次に、電力増幅器２６−
１〜２６−ｎは、対応するフィルタ３０−１〜３０ｎに
送り、フィルタは、送信アンテナ放射ホーン３３−１〜
３３−ｎに送る。
【００１６】図３は、ビーム１を形成し、本発明で使用
されるタイプの代表的なストリップラインビーム形成ネ
ットワークを示す。入力ポート２９は、電力分割器２０
によって分割されて移相手段２５によって移相された図
２のビーム１等の１次信号を受け取る。好ましい実施例
における移相手段は、ＭＭＩＣ技術に基いている。移相
手段２５の出力は、電力結合手段２２に送られ、合成素
子出力部３１に示される。
されるタイプの代表的なストリップラインビーム形成ネ
ットワークを示す。入力ポート２９は、電力分割器２０
によって分割されて移相手段２５によって移相された図
２のビーム１等の１次信号を受け取る。好ましい実施例
における移相手段は、ＭＭＩＣ技術に基いている。移相
手段２５の出力は、電力結合手段２２に送られ、合成素
子出力部３１に示される。
【００１７】図４は、各ビーム形成ネットワーク３９の
ストリップラインスタックとして実行されるマルチビー
ム形成ネットワークの実施例を示す。出力素子は、別々
の層の各ミキサに、さらに局部発振器２７に接続され
る。図５は、局部発振分布網の実施例を示す。図５の発
振器２７は、ＭＭＩＣ技術において実行される。ヘテロ
ダイン回路は、平行プレート局部発振器分布回路４５
と、エッジローディング４２と、一連のミキサ４１とで
構成される。局部発振器の基準信号は、入力ポート４４
に接続している同軸ケーブルによって供給される。プロ
ーブカプラ４３は、局部発振器２７の高周波数出力を各
ミキサ４１に接続し、このヘテロダイン出力は、導波路
を経て適宜のフィルタ処理によって電力増幅器２６に供
給される。
ストリップラインスタックとして実行されるマルチビー
ム形成ネットワークの実施例を示す。出力素子は、別々
の層の各ミキサに、さらに局部発振器２７に接続され
る。図５は、局部発振分布網の実施例を示す。図５の発
振器２７は、ＭＭＩＣ技術において実行される。ヘテロ
ダイン回路は、平行プレート局部発振器分布回路４５
と、エッジローディング４２と、一連のミキサ４１とで
構成される。局部発振器の基準信号は、入力ポート４４
に接続している同軸ケーブルによって供給される。プロ
ーブカプラ４３は、局部発振器２７の高周波数出力を各
ミキサ４１に接続し、このヘテロダイン出力は、導波路
を経て適宜のフィルタ処理によって電力増幅器２６に供
給される。
【００１８】本発明は、調整可能な位相及び振幅給電係
数を有するフェーズドアレイアンテナシステム用の方法
も提供する。この方法は、基準周波数を生成する行程
と、複数の１次周波数ＲＦビームを対応する複数の電力
分割器に接続する行程と、各電力分割ビームを対応する
複数の移相器に接続して、その出力が対応する複数の手
段に接続されて対応する移相ビームから信号を合成する
行程と、１次周波数及び低基準周波数で合成された出力
ビームにヘテロダイン効果を生じさせて、所望の送信周
波数を生成する行程と、からなる。
数を有するフェーズドアレイアンテナシステム用の方法
も提供する。この方法は、基準周波数を生成する行程
と、複数の１次周波数ＲＦビームを対応する複数の電力
分割器に接続する行程と、各電力分割ビームを対応する
複数の移相器に接続して、その出力が対応する複数の手
段に接続されて対応する移相ビームから信号を合成する
行程と、１次周波数及び低基準周波数で合成された出力
ビームにヘテロダイン効果を生じさせて、所望の送信周
波数を生成する行程と、からなる。
【００１９】本発明の特徴は、各素子のミキサの各々が
続いて、ＭＭＩＣ移相器を加えたアレイのネットワーク
部分に対する従来の低周波数ストリップラインやプリン
ト回路基板部品の使用を可能とし、故に、ミリメートル
波電力増幅器の各々と、フィルタと、放射素子とが続い
て、１次周波数信号にテロダイン効果を生じさせて所望
の出力周波数にする。本発明は、組立が容易であるとと
もに低価格である従来の低周波数ビーム形成回路の使用
の長所を有し、さらに、高周波数回路の寸法上の制限を
回避する。近接配置されたミリメートル波部品への相互
接続は、低損失同軸ケーブルによって行われ、それによ
り、従来の回路に対してより多くの空間を提供できる。
続いて、ＭＭＩＣ移相器を加えたアレイのネットワーク
部分に対する従来の低周波数ストリップラインやプリン
ト回路基板部品の使用を可能とし、故に、ミリメートル
波電力増幅器の各々と、フィルタと、放射素子とが続い
て、１次周波数信号にテロダイン効果を生じさせて所望
の出力周波数にする。本発明は、組立が容易であるとと
もに低価格である従来の低周波数ビーム形成回路の使用
の長所を有し、さらに、高周波数回路の寸法上の制限を
回避する。近接配置されたミリメートル波部品への相互
接続は、低損失同軸ケーブルによって行われ、それによ
り、従来の回路に対してより多くの空間を提供できる。
【００２０】本発明の好ましい実施例を記載したが、か
かる実施例は一例にすぎない。多数の変形例、変化、代
替例が、本発明の請求項から逸脱せずに当業者において
導出されるものである。従って、従属の請求項は、本発
明の請求の範囲内にあるかかる変形例の全てを含むこと
を狙いとする。特に、本発明は、送信アレイについて説
明したが、本発明の概念は、受信アレイにも等しく当て
はまるものである。
かる実施例は一例にすぎない。多数の変形例、変化、代
替例が、本発明の請求項から逸脱せずに当業者において
導出されるものである。従って、従属の請求項は、本発
明の請求の範囲内にあるかかる変形例の全てを含むこと
を狙いとする。特に、本発明は、送信アレイについて説
明したが、本発明の概念は、受信アレイにも等しく当て
はまるものである。
【図１】従来のフェーズドアレイアンテナシステムの実
施例を示す構成図である。
施例を示す構成図である。
【図２】分割器、結合器、ヘテロダイン部品を示す本発
明のフェーズドアレイアンテナシステムの実施例を示す
構成図である。
明のフェーズドアレイアンテナシステムの実施例を示す
構成図である。
【図３】代表的なビーム形成ネットワークを示す平面図
である。
である。
【図４】本発明において利用されるタイプの８ウェイ電
力結合器を示す図である。
力結合器を示す図である。
【図５】局部発振器分布ネットワークの実施例を示す図
である。
である。
２０ 電力分割器 ２２ 結合器 ２５ 移相器 ２７ 局部発振器手段
Claims (10)
- 【請求項１】 １次低ＲＦ周波数を有する複数の入力ビ
ーム信号に反応する信号形成回路網手段を有して、前記
信号を分割し移相し合成して、低周波数の複数の出力信
号とするマルチビームミリメートル波フェーズドアレイ
システムの装置であって、 局部発振器手段と、 前記回路網出力信号と前記局部発振器手段とに接続され
て前記１次周波数よりも高い所望出力周波数の複数の出
力信号を提供するヘテロダイン効果生成手段と、を含む
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記ヘテロダイン効果生成手段の各々の
出力部に接続されて前記高周波数信号を増幅する電力増
幅器と、 前記増幅手段の各々に接続されて不要な出力周波数を排
除するフィルタ手段と、 マルチビームフェーズアレイの前記高周波数信号を送信
する信号放射手段と、をさらに含むことを特徴とする請
求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記１次周波数はＳバンドまたはＣバン
ド内にあり、前記高周波数出力信号は２０ＧＨｚ以上の
周波数を有することを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記１次周波数は６Ｇｈｚであり、前記
高出力信号周波数は２０ＧＨｚであることを特徴とする
請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記信号形成網は、ストリップライン信
号形成網からなることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項６】 前記ストリップライン信号形成網は、別
々のストリップライン素子のスタックを一緒に含むこと
を特徴とする請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 各々が複数の１次周波数ＲＦ入力ビーム
信号の１つに接続されて前記入力ビーム信号の各々を前
記１次周波数で分割して複数の分割出力信号にする複数
の電力分割回路手段と、 各々が前記電力分割回路手段の前記複数の分割出力信号
の１つに接続されて前記１次周波数で移相出力信号を提
供する複数のＭＭＩＣ移相シフト回路手段と、 前記複数のＭＭＩＣ移相回路手段に接続されて前記移相
回路手段から選択された前記移相出力信号を１つに合成
する複数の結合回路手段と、 局部発振器手段と、 前記結合回路手段と前記局部発振器手段とに接続され
て、前記結合器手段からの前記１次周波数信号を前記局
部発振器周波数でヘテロダイン効果を生成せしめて、前
記結合回路からの１次周波数出力信号を前記１次周波数
よりも高い所望の出力周波数に変換する複数のミキサ回
路手段と、からなることを特徴とするマルチビームミリ
メートル波フェーズアレイアンテナシステム用の装置。 - 【請求項８】 前記ミキサ回路手段の各々の出力部に接
続されたミリメートル波電力増幅回路手段と、 前記電力増幅器手段の各々の出力部に接続されたフィル
タ手段と、 前記フィルタ手段の各々に接続されて前記高周波数でミ
リメートル波フェーズドアレイ出力ビーム信号を送信す
る信号放射手段と、をさらに含むことを特徴とする請求
項７記載の装置。 - 【請求項９】 マルチビームミリメートル波フェーズド
アレイ出力信号を送信する方法であって、 複数の１次周波数ＲＦ入力ビーム信号の各々を分割して
分割１次周波数信号の複数にする行程と、 前記分割信号の位相をシフトせしめる行程と、 前記移相分割１次周波数信号の選択されたものを合成し
て、複数の合成移相１次周波数信号を提供する行程と、 局部発振器周波数信号によって前記合成１次周波数移相
信号の全てにヘテロダイン効果を生成せしめて、前記合
成信号の１次周波数信号を、所望の高周波数出力周波数
信号に変換する行程と、からなることを特徴とする方
法。 - 【請求項１０】 前記高周波数出力信号をマルチビーム
フェーズドアレイアンテナ手段を介して送信する行程を
さらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/908,484 US5977910A (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Multibeam phased array antenna system |
| US908484 | 1997-08-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11127021A true JPH11127021A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=25425880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224363A Pending JPH11127021A (ja) | 1997-08-07 | 1998-08-07 | マルチビームフェーズドアレイアンテナシステム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5977910A (ja) |
| EP (1) | EP0896383A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11127021A (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10336087A (ja) * | 1997-05-30 | 1998-12-18 | Kyocera Corp | 最大比合成送信ダイバーシティ装置 |
| US6005515A (en) * | 1999-04-09 | 1999-12-21 | Trw Inc. | Multiple scanning beam direct radiating array and method for its use |
| US6201508B1 (en) * | 1999-12-13 | 2001-03-13 | Space Systems/Loral, Inc. | Injection-molded phased array antenna system |
| US6621468B2 (en) | 2000-09-22 | 2003-09-16 | Sarnoff Corporation | Low loss RF power distribution network |
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| WO2003043127A2 (en) | 2001-11-14 | 2003-05-22 | Qinetiq Limited | Antenna system |
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| EP2403067A1 (en) | 2010-06-23 | 2012-01-04 | Astrium Limited | An antenna |
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| US10742309B2 (en) | 2017-06-14 | 2020-08-11 | Higher Ground Llc | Spatial router with dynamic queues |
| CN110709723B (zh) | 2017-06-29 | 2024-01-02 | 洛克利光子有限公司 | 光扫描器及检测器 |
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| JP6978688B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2021-12-08 | 日本電信電話株式会社 | 無線通信装置及び無線通信方法 |
| WO2019190412A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Agency For Science, Technology And Research | Beam steerable antenna system, method of manufacturing thereof and method of beam steering an antenna array |
| WO2020006561A1 (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | California Institute Of Technology | Multi-beam optical phased array |
| US10739256B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-08-11 | Rockley Photonics Limited | Spectroscopy system with beat component |
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| CN115411527B (zh) * | 2022-04-27 | 2023-08-04 | 江苏亨鑫科技有限公司 | 一种应用于融合基站天线的一体化馈电网络的装置 |
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-
1997
- 1997-08-07 US US08/908,484 patent/US5977910A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-08-07 JP JP10224363A patent/JPH11127021A/ja active Pending
- 1998-08-07 EP EP98306333A patent/EP0896383A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5977910A (en) | 1999-11-02 |
| EP0896383A3 (en) | 2000-07-12 |
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