(57)【要約】【課題】電子装置と、該電子装置に接続される２つ以上のパッシブアンテナと、パイロット信号で使用するための２つ以上の信号インタフェースとを備えるアンテナシステムを校正するための方法を提供する。【解決手段】該方法は、決定論的プロセスにおいて、校正オフセットを得るために、３つの主要誤差を補正することを含む。これらの誤差は、アンテナ・インタフェース間の差異と、信号インタフェース間の差異と、主信号と副信号（パイロット信号）との間の周波数マージンすなわち周波数オフセットと、によって生じるものである。本方法では、校正オフセットは、最初に、アンテナおよび信号インタフェースによって生じる誤差を考慮して決定される。更なる修正が、主信号と副信号との間の周波数マージンによって生じる誤差を考慮することにより達成される。【選択図】図１
2014121089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置と、該電子装置との接続のための一対のパッシブアンテナとを有するアンテナシステムを校正するための方法であって、前記電子装置が作動しているときに、一対の信号インタフェースを介して前記電子装置に注入されたパイロット信号に基づいて、前記電子装置に修正制御が適用され、前記方法は、
前記一対のパッシブアンテナで信号を受信し、第１のパッシブアンテナと第２のパッシブアンテナとの間の、受信された信号における振幅差および位相差を決定すること、
前記信号インタフェースの一方に試験信号を注入し、次いで、他方に注入し、前記試験信号が前記信号インタフェースの一方に注入された場合と前記他方に注入された場合との間の、前記試験信号における振幅差および位相差を決定すること、
前記一対のパッシブアンテナ間の、前記受信された信号における決定された振幅差および位相差から、前記試験信号が前記信号インタフェースの一方に注入された場合と前記他方に注入された場合との間の、前記試験信号における決定された振幅差および位相差を減算したものに等しい校正オフセットを決定すること
を含む方法。
【請求項２】
前記アンテナからの入力がない状態で、前記校正オフセットを決定することにおいて決定された前記校正オフセットで前記電子装置を作動させること、
第１の周波数を有するパイロット信号を注入すること、
修正制御を適用すること、
修正制御を停止させること、
前記パイロット信号を前記第１の周波数からオフセットされた第２の周波数に変更し、前記パイロット信号を一方の信号インタフェースから他方に切り替えること、
前記第２の周波数を有する前記パイロット信号が前記一方の信号インタフェースから前記他方に切り替えられたときに、その間での前記電子装置の出力における振幅差および位相差を決定すること、
前記振幅差および位相差を決定することによって得られた差を、校正オフセットとして使用すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号を受信すること、前記パイロット信号を供給すること、前記校正オフセットを決定することを、複数の周波数にわたって繰り返すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の周波数は、包含的に、１０．７０ＧＨｚから１２．７５ＧＨｚまでにわたるものである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電子装置は、アクティブモードとパッシブモードとを有し、前記パイロット信号を切り替えることは、前記パッシブモードにおいて行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記信号は、包含的に、１０．７０ＧＨｚから１２．７５ＧＨｚまでの周波数範囲にわたって受信される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記信号を受信することは、前記パッシブアンテナが前記電子装置に接続されることなく、無響環境において前記パッシブアンテナで実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１のパッシブアンテナ、第２のパッシブアンテナ、第１の信号インタフェース、および第２の信号インタフェースを有するアンテナシステムを校正するための方法であって、
前記パッシブアンテナに信号を供給し、第１のアンテナおよび第２のアンテナの送信間の振幅差および位相差を決定すること、
試験信号を、前記信号インタフェースの一方に通過させ、次いで、他方に通過させて、前記試験信号を前記信号インタフェースの一方に通過させた場合と前記他方に通過させた場合との間の、前記試験信号における振幅差および位相差を決定すること、
前記第１のアンテナおよび第２のアンテナ間の、前記送信における決定された振幅差および位相差から、前記試験信号を前記信号インタフェースの一方に通過させた場合と前記他方に通過させた場合との間の、前記試験信号における決定された振幅差および位相差を減算したものに等しい校正オフセットを決定すること
を含む方法。
【請求項９】
各パッシブアンテナは、電子装置に接続するためのものであって、前記電子装置が作動しているときに前記電子装置に注入されて前記信号インタフェースを通過したパイロット信号に基づいて、前記電子装置に修正制御が適用され、前記方法は、
前記アンテナからの入力がない状態で、前記校正オフセットを決定することにおいて決定された前記校正オフセットで前記電子装置を作動させること、
第１の周波数を有するパイロット信号を注入すること、
修正制御を適用すること、
修正制御を停止させること、
前記パイロット信号を前記第１の周波数からオフセットされた周波数に変更すること、
第２の周波数を有する前記パイロット信号を、前記電子装置および前記第１の信号インタフェースに通過させた場合と、前記電子装置および前記第２の信号インタフェースに通過させた場合との間での、振幅差および位相差を決定すること、
前記振幅差および位相差を決定することによって得られた差を、校正オフセットとして使用すること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記信号を供給すること、前記試験信号を通過させること、前記校正オフセットを決定することを複数の周波数にわたって繰り返すことをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の周波数は、包含的に、１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでにわたるものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子装置は、アクティブモードとパッシブモードとを有し、前記パイロット信号を切り替えることは、前記パッシブモードにおいて行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記オフセットは約５０ＭＨｚである、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の周波数は、前記第１の周波数から下にオフセットされている、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記信号を供給することは、無響環境で実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記振幅差および位相差を決定することは、信号測定装置への入力を、一方の信号インタフェースから他方に切り替えること含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナの校正に関し、より具体的には、複数のアンテナを有するアンテナシステムの校正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つ以上のアンテナのアレイを規定するアンテナシステムでは、アンテナ間で違いがある。特に、伝搬経路がアンテナ間で若干異なることが、アンテナを用いて受信および送信される信号の振幅および位相に影響を及ぼす。従来、このような違いは、アンテナの校正オフセットを決定することによって考慮されている。具体的には、それぞれのアンテナによって既知信号を受信および／または送信し、その結果として得られるアンテナからの出力における差異を相互に比較する。この差異に基づいて、システムの性能を向上させるように校正オフセットが定められる。
【０００３】
通常、校正オフセットは反復プロセスによって決定される。そのプロセスは、一般に、アンテナで信号を受信および送信すること、その結果を測定すること、調整を実施すること、すなわち校正オフセットを修正すること、を含む。これは、出力の差異が許容レベルまで低減して、公称の最大性能が得られるまで繰り返される。通常、システムのチューニングは、副信号またはパイロット信号を用いて行われる。しかし、最大性能が望まれるのは、主信号に対してであって、パイロット信号に対してではない。そこで、オフセットはパイロット信号に適用され、改善についてのチェックは主信号で実施される。当業者であれば分かるように、これは試行錯誤法であり、かなりの時間と労力を要し得る。
【０００４】
また、校正オフセットは、周波数に大きく依存する傾向がある。広い周波数範囲での使用が求められるアンテナシステムの場合、上記の試行錯誤のプロセスは、プロセスを完了させるのに要する時間の面でコスト高となり得る。
【０００５】
さらには、一般に、校正オフセットは、アンテナシステムを使用のために設置する前に決定される。アンテナシステムが設置された後に、環境要因による変化にアンテナ間で差異が生じ得ることで、予め決められた校正オフセットは最適とは程遠くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７９９４９９８号明細書
【特許文献２】米国特許第７６２９９３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明による方法またはプロセスの実施形態は、試行錯誤法の欠点の一部に対処するものである。特に、より自動化された決定論的方法を提供し、これは、要する時間がより少なく、また、広い周波数範囲にわたって実行することがより容易に可能である。さらに、校正オフセットの決定を、少なくとも部分的に、アンテナシステムの設置後に行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、電子装置と、該電子装置との接続のための一対のパッシブアンテナとを有するアンテナシステムを校正するための方法を提供する。電子装置が作動しているときに、一対の信号インタフェースを介して電子装置に注入されたパイロット信号に基づいて、電子装置に修正制御が適用される。該方法は、一対のパッシブアンテナで信号を受信すること、第１のパッシブアンテナと第２のパッシブアンテナ間の、受信された信号における振幅差および位相差を決定することを含む。
【０００９】
該方法は、さらに、信号インタフェースの一方に試験信号を注入し、次いで、他方に注入し、試験信号が信号インタフェースの一方に注入された場合と他方に注入された場合との間の、試験信号における振幅差および位相差を決定することを含む。本方法では、これは、一対のパッシブアンテナ間の、受信された信号における決定された振幅差および位相差から、試験信号が信号インタフェースの一方に注入された場合と他方に注入された場合との間の、試験信号における決定された振幅差および位相差を減算したものに等しい校正オフセットを決定するために実行される。
【００１０】
校正オフセットは、周波数マージンを考慮することにより修正される。周波数マージンを考慮するために、該方法は、アンテナからの入力がない状態で、上記決定された校正オフセットで電子装置を作動させることを含む。次のステップは、第１の周波数を有するパイロット信号を注入して、修正制御を適用することである。その後、修正制御を停止して、パイロット信号を第１の周波数からオフセットされた第２の周波数に変更し、パイロット信号を一方の信号インタフェースから他方に切り替える。そして、第２の周波数を有するパイロット信号が一方の信号インタフェースから他方に切り替えられたときに、その間での電子装置の出力における振幅差および位相差を決定する。最後に、該方法は、それらの差を校正オフセットとして使用することを含む。
【００１１】
校正オフセットは一般に周波数に依存する。従って、本方法は、複数の周波数にわたって上記のステップを繰り返すことを含む。Ｋｕ帯衛星からの信号を受信することが想定されるアンテナシステムの場合、複数の周波数は、包含的に、１０．７０ＧＨｚから１２．７５ＧＨｚまでにわたるものである。
【００１２】
本方法の最初のステップ、すなわちパッシブアンテナで信号を受信し、第１のパッシブアンテナと第２のパッシブアンテナとの間の、受信された信号における振幅差および位相差を決定するステップは、パッシブアンテナが電子装置に接続されることなく実行される。また、それは無響環境で実行される。
【００１３】
上述のステップは、受信用のものである。本方法は、送信用にアンテナシステムを校正することを目的としたステップも含む。送信用に校正するための方法の第１のステップは、パッシブアンテナに信号を供給し、第１のアンテナおよび第２のアンテナの送信間の振幅差および位相差を決定することである。該方法は、試験信号を、信号インタフェースの一方に通過させ、次いで、他方に通過させて、試験信号を信号インタフェースの一方に通過させた場合と他方に通過させた場合との間の、試験信号における振幅差および位相差を決定することを含む。
【００１４】
その後、校正オフセットが決定される。校正オフセットは、第１のアンテナおよび第２のアンテナ間の、送信における決定された振幅差および位相差から、試験信号を信号インタフェースの一方に通過させた場合と他方に通過させた場合との間の、試験信号における振幅差および位相差を減算したものに等しいものとして決定される。
【００１５】
送信においては、受信の場合と同様に、それぞれのパッシブアンテナは電子装置に接続するためのものであって、電子装置が作動しているときに電子装置に注入されて信号インタフェースを通過したパイロット信号に基づいて、電子装置に修正制御が適用される。このため、本方法は、パイロット信号と主信号との周波数差を考慮している。
【００１６】
これに関連して、本方法は、さらに、アンテナからの入力がない状態で、上記決定された校正オフセットで電子装置を作動させることを含む。次に、本方法は、第１の周波数を有するパイロット信号を注入して、修正制御を適用し、その後、修正制御を停止させることを含む。
【００１７】
修正制御の停止後に、本方法は、パイロット信号を第１の周波数からオフセットされた周波数に変更する。次のステップは、第２の周波数を有するパイロット信号を、電子装置および第１の信号インタフェースに通過させた場合と、電子装置および第２の信号インタフェースに通過させた場合との間での、振幅差および位相差を決定することである。振幅差および位相差を決定することによって得られる差が、校正オフセットとして使用される。
【００１８】
パイロット信号の第１の周波数と第２の周波数との間のオフセットは、アンテナシステムが使用されているときの主信号とパイロット信号との間の周波数オフセットに等しい。このように、本方法は、主信号と副信号（パイロット信号）との間の周波数オフセットを考慮している。特に、周波数オフセットは５０ＭＨｚに略等しい。
【００１９】
前述のように、校正オフセットは一般に周波数に依存する。従って、送信における本方法は、さらに、複数の周波数にわたって上記ステップを繰り返すことを含む。好ましい実施形態のアンテナシステムは、包含的に、１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの周波数範囲で送信を行うので、上記複数の周波数は、同じく包含的に、１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでにわたるものである。
【００２０】
本方法の第１のステップ、すなわちパッシブアンテナに信号を供給し、第１のアンテナおよび第２のアンテナの送信間の振幅差および位相差を決定するステップは、パッシブアンテナが電子装置に接続されることなく実行される。また、それは無響環境で実行される。
【００２１】
他の態様および効果は、本発明の原理を例として示す添付の図面を併用して、以下の説明から明らかになるであろう。
図面は必ずしも縮尺通りに描かれたものではなく、また、すべての特徴を示すものではなく、当業者が過度の実験を行うことなく本発明を製造し、使用することを可能にするための概略図であって、請求項の範囲を限定するものではない。よって、本発明による実施形態および効果は、当業者であれば、次の図面と共に以下の詳細な説明を参照することで理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、例示的なアンテナシステムの概略図であり、該システムで信号を受信する場合の、本発明によるアンテナ校正方法の好ましい実施形態を説明するためのものである。
【図２】図２は、図１のアンテナシステムの概略図であり、該システムで信号を送信する場合の、本発明によるアンテナ校正方法の好ましい実施形態を説明するためのものである。
【図３】図３は、アンテナアレイまたはパネルの概略斜視図であり、その物理的構成を示すためのものである。
【図４】図４は、図１のシステムのアンテナによる受信用の試験室構成の概略図である。
【図５】図５は、図１のシステムの信号インタフェースを介して受信パイロット信号を注入するための構成の概略図である。
【図６】図６は、図２のシステムのアンテナによる送信用の試験室構成の概略図である。
【図７】図７は、図２のシステムの信号インタフェースを介して送信パイロット信号を注入するための構成の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明によるプロセスまたは方法の好ましい実施形態を用いた校正のための例示的なアンテナシステム１０を示す概略図である。アンテナシステム１０は、第１のアンテナ１２と第２のアンテナ１４とを規定するアンテナアレイまたはパネル１１を有する。アンテナ１２および１４のそれぞれは、好ましくは、薄型化するために、パネル上でアレイ状またはマトリクス状に配列された、より小さい複数の素子で構成されている。より小さい素子のアレイで構成されたアンテナの一例は、例えば、２０１１年８月９日に発行されたＥｎｇｅｌによる米国特許第７９９４９９８号に開示されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。別の例は、２００９年１２月８日に発行されたＭａｎｓｏｕｒ等による米国特許第７６２９９３５号であり、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
特に、アンテナ１２および１４のそれぞれは、複数の素子で構成されている。各素子は、広帯域であって、１０．７ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの包含的範囲にわたる送信および受信が同時に可能である。図１では、アンテナ１２と１４は互いに分離したものとして示されているが、使用時には、図３に示すように、アンテナ１２と１４は互いに重なり合っている。すなわち、一方のアンテナ１２または１４を、他方のアンテナ１２または１４に重ね合わせることによって、単一パネルが形成される。より具体的には、パネルは、下側アンテナ１２または１４に重なる上側アンテナ１２または１４を含んでいる。上側アンテナ１２または１４は、水平または垂直いずれか一種類の偏波信号のみを収集する。上側アンテナ１２または１４が水平偏波信号のみを収集する場合は、下側アンテナ１２または１４は垂直偏波信号のみを収集する。その逆もある。上側アンテナ１２または１４が垂直偏波信号のみを収集する場合は、下側アンテナ１２または１４は水平偏波信号のみを収集する。
【００２５】
一方のアンテナ１２または１４を他方に積層してパネル上でアレイ状にアンテナ１２および１４を構成することで、薄型化している。薄型化されていることは、車両におけるような移動使用の場合に有利である。具体的には、薄型化されることによって、車両が空気または水といった媒体の中を移動する際の摩擦損失を抑えるためのフェアリングまたはレドームのような空力構造にアンテナアレイ１０を配置することが、より容易となる。図３では、アンテナ１２および１４を、上から見たときに矩形形状を有するものとして示している。該図は、例示を目的とした斜視図であって、アンテナ１２および１４は、個々の用途に応じた他の形状を有する。
【００２６】
アンテナシステム１０は、電子装置１６を備える。第１のアンテナ・インタフェース１８は、導波路（図示せず）によって第１のアンテナ１２を電子装置１６の第１のポート２０に接続している。第１のアンテナ１２が信号２２を受信すると、その信号２２は、導波路により伝達されて、ポート２０を介して電子装置１６に入力される。導波路は、Ｋｕ帯周波数範囲の信号を低損失で伝達するように構成され、また、そのようなサイズにされている。本明細書では、第１のアンテナ１２とそのアンテナ・インタフェース１８とを併せて、第１のパッシブアンテナ２４と呼ぶ。
【００２７】
第２のアンテナ・インタフェース２６は、第２のアンテナ１４を電子装置１６の第２のポート２８に接続している。特に、第２のアンテナ・インタフェース２６は、導波路を有している。第２のアンテナ１４が信号３０を受信すると、その受信された信号は、第２のアンテナ・インタフェース２６の導波路によって電子装置１６の第２のポート２８に伝達される。本明細書では、第２のアンテナ１４とそのアンテナ・インタフェース２６とを併せて、第２のパッシブアンテナ３１と呼ぶ。
【００２８】
電子装置１６は、アンテナ・インタフェース１８および２６から入力される信号を合成して処理し、それに対応する信号をより低周波数で提供して、第３のポート３４に出力信号３２が得られるようにする。より具体的には、電子装置１６は、より高周波数の信号をより低周波数のＬ帯域に転換または変換するための、一般にＬＮＢと呼ばれるローノイズブロックダウンコンバータを有する。その機能は、通信衛星から受信された信号のＫｕ帯からＬ帯へのダウンコンバートを、デジタルモデム（図示せず）に対して提供することである。モデムは、アンテナシステム１０を搭載した車両の乗員に対してデータ接続性を提供するためのものである。
【００２９】
サンプラまたは信号測定装置３３を用いて、出力信号３２を測定またはサンプリングする。サンプリングまたは測定された出力信号３２に基づいて、電子装置１６に修正制御３８が適用される。特に、アンテナシステム１０は、信号発生器４０を備える。信号発生器４０は、低レベルの副信号またはパイロット信号４２を生成する。パイロット信号４２は、主信号すなわちアンテナ１２および１４により受信される信号２２および３０からオフセットされた周波数である。パイロット信号４２は、アンテナシステム１０においてハードウェア変動を補正するために使用される。ハードウェア変動の補正は、パイロット信号の測定結果に応じて、電子装置１６における伝達関数を変更することにより、継続的に実行される。より具体的には、アンテナシステム１０は、パイロット信号の測定によって監視される。パイロット信号の測定に基づく修正制御３８を示す測定結果は、衛星からの信号の受信にも役立つと考えられる。
【００３０】
アンテナシステム１０では、少なくとも３つの要因によって誤差が生じる。第１に、パッシブアンテナ２４と３１との間に、特にアンテナ・インタフェース１８と２６に関して、違いがある。第２に、パイロット信号４２がたどる経路に違いがある。第３に、パイロット信号４２と、衛星から受信された信号の周波数との間に、周波数差がある。
【００３１】
補正は、２つのパッシブアンテナ２４および３１用の校正オフセットを提供することによって、少なくとも部分的に達成される。本発明によるプロセスまたは方法の第１の実施形態は、パッシブアンテナ２４と３１との間のこのような差異を考慮することを含む。
【００３２】
第１のステップは、アンテナ１２と１４とで信号を受信し、その結果として得られる出力において振幅差および位相差を決定することである。これは、アンテナ１２および１４がシステム１０に組み込まれる前に、図４に概略的に示すような試験室構成などにおいて実行される。特に、パッシブアンテナ２４と３１とが使用される。より具体的には、ＲＦ合成器３５に結合された、アンテナ・インタフェース１８と２６とを備えるアンテナ１２と１４である。ネットワーク・アナライザ３７などの外部測定器が、ＲＦ合成器３５に接続されて、アンテナ１２と１４とにより受信された信号４１と４３との振幅差および位相差を測定するために用いられる。ネットワーク・アナライザ３７に接続されたホーンアンテナ３９を用いて、信号４１および４３を送信する。ホーンアンテナ３９の偏波を制御することができる。信号４１または４３の一方のみを測定するために水平偏波が用いられ、２つの信号の他方はほぼヌルとなる。垂直偏波は、もう一方の信号４１または４３をヌルにして、２つの信号の他方を測定するために用いられる。このようにして、アンテナ・インタフェース１８と２６との間の振幅差および位相差を分離することができる。この場合、振幅差および位相差は、実質的に伝搬経路差のみに起因することになる。校正オフセットは周波数に依存するので、第１のステップは、アンテナ１２および１４が使用されると想定される周波数範囲にわたって実行される。
【００３３】
前述のように、アンテナ１２および１４は、Ｋｕ帯で作動する通信衛星からの信号を送信および受信するように構成されている。具体的には、包含的に、１０．７０ＧＨｚから１２．７５ＧＨｚまでの周波数範囲にわたる信号を受信する。振幅差および位相差は、好ましくは、この周波数範囲にわたって約５ＭＨｚの刻み幅（増分）で決定される。
【００３４】
試験室は、好ましくは、干渉を引き起こす恐れのある反射および外部不要信号を最小限に抑えるために、無響室のような隔離環境を提供する。アンテナシステム１０は、地上から衛星への通信を目的としたものであるので、試験信号は、静止軌道の衛星からなど、遠距離から、例えば地上の車両といった十分に地球大気圏内である場所に到来する信号をシミュレートするようにして、アンテナ１２および１４に向けられる。遠距離から到来する信号をコンパクトレンジでシミュレートする方法は、アンテナ１２および１４に向けた広い放物面を有する構造から試験信号を反射させることである。その結果、前方のアンテナ１２および１４の位置に到達する近似的な平面波が発生する。あるいは、遠方界範囲を用いることもできる。
【００３５】
本プロセスまたは方法の第２のステップは、パイロット信号差を決定することである。これは、パッシブアンテナ２４および３１を接続する前に、図５に示す構成などにおいて実行される。特に、この構成は、信号インタフェース４４および４６と、スイッチ４８と、ネットワーク・アナライザ３７と、導波路アダプタまたは治具４９と、を含む。ポート２０および２８と電子装置１６は使用されない。ネットワーク・アナライザ３７は、２つの信号インタフェース４４と４６の差異を測定するために用いられる。より具体的には、測定は、システム１０が完全に組み立てられている場合は別として、電子装置１６のローノイズブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）がアンテナ１２および１４に接続されていない状態で行われる。
【００３６】
図５の構成では、ネットワーク・アナライザ３７を用いて、信号インタフェース４４または４６のいずれか一方にスイッチ４８を介して試験信号５１を注入する。信号５１は、冶具４９のポート５３または５５のいずれか一方を通してケーブルによりネットワーク・アナライザ３７に戻すように伝送される。この測定結果は、後続の測定の基準レベルとして用いられる。後続の測定では、スイッチ４８は、他方の信号インタフェース４４または４６に切り替えられ、ケーブルは治具４９の他方のポート５３または５５に接続される。後続の測定結果は、前の測定結果（基準レベル）と比較されて、その差異は、信号インタフェース４４と４６との差異として記憶される。これは、本プロセスの第１の部分と同じ周波数範囲にわたって、同じ周波数増分を用いて実行される。
【００３７】
前述のように、パイロット信号は、アンテナ１２および１４により受信される信号からオフセットされた周波数にある。オフセットは、好ましくは、アンテナ１２および１４により受信される信号の周波数から約５０ＭＨｚである。より好ましくは、オフセットは、アンテナ１２および１４により受信される信号の周波数から下へのオフセットである。
【００３８】
その後、本方法は、校正オフセットを決定する。校正オフセットは、パッシブアンテナ２４と３１との間の決定された振幅差および位相差から、信号インタフェース４４と４６との間の決定された振幅差および位相差を減算したものに等しい。校正オフセットは、アンテナシステム１０での使用が想定される受信周波数範囲にわたって、上述の周波数増分を用いて決定される。すなわち、校正オフセットは、想定される周波数範囲にわたって、約５０ＭＨｚの刻み幅で決定される。上述のように、アンテナは、Ｋｕ帯すなわち包含的に１０．７０ＧＨｚから１２．７５ＧＨｚまでの信号を、送信および受信するように構成されている。この場合、校正オフセットは、１２．７２５ＧＨｚに達するまでの、１０．７２５ＧＨｚ、１０．７７５ＧＨｚ、１０．８２５ＧＨｚなどのそれぞれに決定される。特に、校正スロットは、１０．７０ＧＨｚから１０．７５ＧＨｚまでの範囲、１０．７５ＧＨｚから１０．８０ＧＨｚまでの範囲、１０．８０から１０．８５ＧＨｚまでの範囲などと定められる。校正オフセットは、各スロットの中心周波数（１２．７２５ＧＨｚに達するまでの、１０．７２５ＧＨｚ、１０．７７５ＧＨｚ、１０．８２５ＧＨｚなど）に対して決定される。
【００３９】
本方法の出発点は、アンテナ・インタフェース１８と２６との差異、および信号インタフェース４４と４６との差異を決定することであると考えられる。本方法は、これらの差異が決定されたら、システム１０が、パイロット信号の測定によって誤差を補正しながら、主信号の周波数に収束することを可能にすることを含む。特に、電子装置１６を、アンテナ１２および１４からの入力がない状態で、前に決定された校正オフセットを用いて作動させる。周波数オフセットなしで、パイロット信号４２のみが注入される。この収束が完了すると、パッシブモードへの切り替えが行われる。つまり、もはや誤差を補正することはないので、電子装置１６は一定に維持される。本方法の次の部分は、パイロット信号の周波数を、一般的には主信号より５０ＭＨｚ低いその通常の値に変更することである。最後の部分は、この変更によって、すなわちパッシブモードへの切り替えと周波数の変更によって得られたパイロット信号間の差異を測定し、これらの差異を、その後使用される校正オフセットとして記憶することである。パイロット信号４２は、アンテナ１２および１４からの受信信号がない状態で注入される。
【００４０】
前述のように、パッシブアンテナ２４と３１との差異または誤差が決定される。さらに、パイロット信号インタフェース４４と４６との差異または誤差が決定される。前者から後者を減算したものが、初期校正オフセットとして使用され、記憶される。このような差異または誤差は周波数に依存するので、想定される用途の周波数範囲にわたって初期校正オフセットが設定される。
【００４１】
その後、それらの校正オフセットは記憶され、アンテナシステム１０が作動している特定の周波数のもの、すなわち主信号の周波数に応じたものが呼び出される。アンテナシステム１０が作動しているときに、スイッチ４８によりパイロット信号４２が一方のパイロット信号インタフェース４４から他方４６に切り替えられて、電子装置１６のポート３４において位相差および振幅差が測定される。ところが、作動中には、パイロット信号４２は、主信号の周波数からオフセットしている。従って、最初に決定された校正オフセットは修正される。最初は、アンテナシステム１０は、通常、パッシブアンテナ２４および３１からの信号がない状態で作動し、最初に決定された校正オフセットを、パイロット信号４２の周波数に応じて呼び出して使用することができる。つまり、電子装置１６は、アクティブモードにある。その後、モードはパッシブに変更されて、パイロット信号４２は、その通常のオフセットによって第２の周波数（主信号の周波数より５０ＭＨｚ低い、またはこの場合、パイロット信号４２の第１の周波数より５０ＭＨｚ低い）に変更される。その後、その通常のオフセットを有する（第２の周波数）パイロット信号を、スイッチ４８により信号インタフェース４４と４６との間で切り替えたときの、その結果としてのポート３４（電子装置の出力）における位相差および振幅差を、その後、最終的な校正オフセットとして記憶する。
【００４２】
要約すると、校正のための本方法は、アンテナシステム１０における３種類の誤差を考慮している。第１に、本方法は、アンテナ・インタフェース１８と２６、およびアンテナ１２と１４におけるような、パッシブアンテナ２４と３１との間の差異または誤差を考慮している。第２に、本方法は、パイロット信号インタフェース４４と４６との間の誤差または差異を考慮している。第３に、本方法は、パイロット信号４２の周波数が、衛星により送信される周波数からオフセットされた周波数であることによって生じる誤差を考慮している。
【００４３】
図１に関する上記説明では、アンテナ１２および１４による受信に関して、アンテナシステム１０を校正することについて記載した。これに対して、図２は、アンテナ１２および１４による送信に関して校正するための好ましい実施形態または方法を示している。図２に示す構成要素の多くは図１のものと同様であり、図２では、同一または実質的に同等の構成要素を示すために、図１のものと同一の参照符号を用いている。ただし、図１と２の間には、いくつかの違いがある。
【００４４】
これに関連して、図２は、アンテナアレイまたはパネル１１を有するアンテナシステム１０を示している。前述のように、アンテナパネル１１は、第１のアンテナ１２と第２のアンテナ１４とを規定しており、また、アンテナシステム１０は、電子装置１６を備える。電子装置１６は、上述のローノイズブロックダウンコンバータに加えて、ブロックアップコンバータを有する。ブロックアップコンバータは、一般にＢＵＣと略される。アンテナシステム１０において、ブロックアップコンバータは、アンテナ１２および１４から送信するために、より低周波数のＬ帯域の信号をより高周波数のＫｕ帯の信号に転換または変換する。
【００４５】
アンテナシステム１０が送信に用いられるときには、アンテナ１２および１４により送信するための信号５０が、電子装置１６に供給される。信号５０は、Ｌ帯の信号であり、例えばデジタルモデムから入力される。アンテナ１２および１４の各々が、それぞれのアンテナ・インタフェース１８および２６を介して受け取る信号５０に応じて、アンテナ１２および１４の各々は、それぞれ信号５４および５６を送信する。
【００４６】
パイロット信号の測定に基づいて、修正制御３８が適用される。特に、信号発生器４０は、オフセットされた周波数でパイロット信号５２を電子装置１６に供給する。パイロット信号５２は、電子装置１６によりアップコンバートされて、それぞれ信号インタフェース４４および４６に向けて、ポート２０および２８に出力される。サンプリングされた信号を信号測定装置３３に供給するため、スイッチ４８を用いて、信号５８と６０との間で切り替えが行われる。パイロット信号の測定に基づいて、修正制御３８が適用される。スイッチ４８は、機械的に見えるものとして概略的に図示しているが、スイッチ４８は、電子的なものであって、ミリ秒のオーダで信号を切り替える。
【００４７】
送信における校正のための方法の第１のステップは、好ましくは、図６に概略的に示すような試験室構成において実行される。パッシブアンテナ２４および３１は、ＲＦ合成器３５に接続される。ＲＦ合成器３５は、ネットワーク・アナライザ３７に接続しており、これによって、アンテナ１２および１４により送信するためのＫｕ帯域の信号６４が供給される。アンテナ１２および１４のそれぞれは、ネットワーク・アナライザ３７からの信号６４に応じて、信号６６および６８を送信する。アンテナ１２および１４からの信号６６および６８は、ホーンアンテナ３９で受信される。ホーンアンテナ３９は、受信された信号に基づいて、ネットワーク・アナライザ３７に入力を供給する。この場合、振幅差および位相差は、実質的に伝搬経路差のみに起因することになる。校正オフセットは周波数に依存するので、この第１のステップは、アンテナ１２および１４が送信に使用されると想定される周波数範囲、すなわち、包含的に１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの範囲にわたって実行される。
【００４８】
第１のアンテナ１２と第２のアンテナ１４とで送信された信号６６と６８との振幅差および位相差を決定することは、前述のような無響室などの隔離環境で行われる。コンパクトレンジにおいて、信号６６および６８は、ホーンアンテナ３９で受信される前に、前述のような大型放物面反射器で最初に反射される。この反射によって、静止軌道の衛星において、十分に地球大気圏内にある航空機から、すなわち地上の車両からなど、遠距離から到来する信号をシミュレートする。あるいは、遠方界範囲を用いることもできる。
【００４９】
次のステップは、パイロット信号差を決定することである。これは、パッシブアンテナ２４および３１を接続する前に、図７に示す構成などにおいて実行される。この構成は、信号インタフェース４４および４６と、スイッチ４８と、ネットワーク・アナライザ３７と、導波路アダプタまたは治具４９と、を含む。ネットワーク・アナライザ３７は、２つの信号インタフェース４４と４６の差異を測定するために用いられる。より具体的には、測定は、システム１０が完全に組み立てられている場合は別として、電子装置１６がアンテナ１２および１４に接続されていない状態で行われる。
【００５０】
図７の構成では、ネットワーク・アナライザ３７を用いて、冶具４９のポート５３または５５のいずれか一方を通してケーブルにより試験信号７２を注入する。信号７２は、信号インタフェース４４または４６のいずれか一方を通り、スイッチ４８を介してネットワーク・アナライザ３７に戻るように送られる。ネットワーク・アナライザ３７は、受け取った信号を測定する。特に、この測定結果は、後続の測定の基準レベルとして用いられる。後続の測定では、スイッチ４８は、他方の信号インタフェース４４または４６に切り替えられ、ケーブルは治具４９の他方のポート５３または５５に接続される。後続の測定結果は、前の測定結果（基準レベル）と比較されて、その差異は、信号インタフェース４４と４６との差異として記憶される。これは、アンテナシステム１０が送信を行う周波数範囲、すなわち包含的に１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの範囲にわたって実行される。
【００５１】
その後、本方法は、校正オフセットを決定する。校正オフセットは、決定されたパッシブアンテナ２４と３１との間の振幅差および位相差から、決定された信号インタフェース４４と４６との間の振幅差および位相差を減算したものに等しい。校正オフセットは、アンテナシステム１０での使用が想定される周波数範囲にわたって、上述の周波数増分を用いて決定される。すなわち、校正オフセットは、想定される周波数範囲にわたって、約５０ＭＨｚの増分で決定される。上述のように、アンテナは、Ｋｕ帯すなわち包含的に１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの信号を送信するように構成されている。この場合、校正オフセットは、１４．４７５ＧＨｚに達するまでの、１４．０２５ＧＨｚ、１４．０７５ＧＨｚ、１４．１２５ＧＨｚなどのそれぞれで決定される。特に、１０個の校正周波数スロットが、１４．００ＧＨｚから１４．０５ＧＨｚまでの範囲、１４．０５ＧＨｚから１４．１０ＧＨｚまでの範囲、１４．１０から１４．１５ＧＨｚまでの範囲などと定められる。これらのスロットの中心周波数は、上記の通り、すなわち、１４．４７５ＧＨｚに達するまでの、１４．０２５ＧＨｚから、１４．０７５ＧＨｚ、１４．１２５ＧＨｚなどである。
【００５２】
前述のように、パイロット信号は、アンテナ１２および１４により送信される信号からオフセットされた周波数である。オフセットは、好ましくは、アンテナ１２および１４により送信される信号の周波数から約５０ＭＨｚである。より好ましくは、オフセットは、アンテナ１２および１４により送信される信号の周波数から下へのオフセットである。
【００５３】
本プロセスは、さらに、パイロット信号の周波数オフセットを考慮して、校正オフセットを修正することを含む。また、校正オフセットを修正することは、上述のように決定された校正オフセットを用いることを含む。具体的には、電子装置１６を、アンテナ１２および１４からの入力がない状態で、前に決定された校正オフセットを用いて作動させる。すなわち、システム１０が、パイロット信号の測定によって誤差を補正しながら、主信号の周波数に収束することを可能にする。すなわち、パッシブアンテナ２４および３１による使用が想定される周波数範囲内のパイロット信号４２が注入される。この収束が完了すると、パッシブモードへの切り替えが行われる。つまり、もはや誤差を補正することはないので、電子装置１６は一定に維持される。本方法の次の部分は、パイロット信号の周波数を、一般的には主信号より５０ＭＨｚ低いその通常の値に変更することである。最後の部分は、この変更によって、すなわち周波数オフセットなしのパイロット信号と周波数オフセットを持つパイロット信号とを注入することによって得られたパイロット信号間の差異を測定し、これらの差異を、その後使用される校正オフセットとして記憶することである。
【００５４】
図２を参照して、パイロット信号５２がオフセットを持つ周波数（第２の周波数）に切り替えられたら、信号測定装置３３への入力は、スイッチ４８により、一方の信号インタフェース４４から他方４６に切り替えられる。一方の信号インタフェース４４から他方４６に切り替えられたときの、第２の周波数を有するパイロット信号５２における位相差および振幅差は、その後、校正オフセットとして記憶され、使用される。
【００５５】
受信の場合と同様に、送信用の校正オフセットは周波数に依存する。従って、上記方法またはプロシージャは、アンテナでの使用が想定される周波数範囲にわたって繰り返される。より好ましくは、包含的に、送信用の１４ＧＨｚから１４．５ＧＨｚまでの周波数範囲にわたる。振幅差および位相差は、好ましくは、Ｋｕ帯である上記周波数範囲にわたって、約５ＭＨｚの増分で決定される。
【００５６】
本プロシージャまたは方法は、送信に使用される場合のアンテナシステム１０における３種類の誤差を考慮している。第１に、本方法は、アンテナ・インタフェース１８と２６、およびアンテナ１２と１４におけるような、パッシブアンテナ２４と３１の間の差異または誤差を考慮している。第２に、本方法は、信号インタフェース４４と４６など、パイロット信号の注入に起因する誤差を考慮している。第３に、本方法は、パイロット信号５２における周波数オフセットにより生じる誤差を考慮している。
【００５７】
上記プロセスまたは方法の効果は、その一部を、車両など、アンテナシステム１０が使用される場所にそれを設置した後に実行することが可能であることである。最初の部分は、好ましくは、無響室のような隔離環境で実行される。パイロット信号の周波数オフセットに起因する差異は、アンテナシステム１０の設置後に考慮することができる。設置後にこれを行うことの効果は、本方法のこの部分で校正オフセットを決定する際に、特定の設置の環境要因が考慮されるということである。
【００５８】
別の効果は、試行錯誤法に依存していないことである。校正オフセットは、振幅および位相の差異に基づいて決定される。このように、反復プロセスを必要とすることなく校正オフセットが得られる決定論的方法であり、従って、容易に自動化することができる。
【００５９】
当業者であれば分かるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、記載の実施形態に対して種々の変更および変形を実施することができる。例えば、実施形態では２つのアンテナを備えるシステムを提示して説明したが、これを、より多くのアンテナを備えるシステムに拡張することができる。アンテナ１２および１４は、例えば、Ｋａ帯および／またはＣ帯など、他の帯域で作動するように構成されたものであってもよい。アンテナ１２および１４は、互いに重なり合ったものとして説明した。他の実施形態では、アンテナは、重なり合ったものではなく、例えば、横並びに構成するなど、他の構成とすることができる。位相および振幅に基づいて校正オフセットを決定することに代えて、校正オフセットは、時間および傾きの差に基づくものとすることができる。上記のように変更を実施することが可能であり、従って、本発明の例および実施形態は、限定するものではなく、例示的なものとみなされるべきであり、また、本発明は、本明細書で提示した詳細に限定されるものではなく、添付の請求項および均等物の範囲内で変形することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…アンテナシステム、１２，１４…アンテナ、１６…電子装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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