(57)【要約】      （修正有）【課題】任意のビーム形成及び偏向特性を有するフェーズドアレイアンテナのための電磁場パターンを合成する方法およびシステムを提供する。【解決手段】フェーズドアレイアンテナ１８８に関連する複数のアンテナ要素１３１、１３２、１３３、１３４について、規格化された遠距離場パターン１５１、１５２、１５３、１５４を決定する。規格化された要素遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータ１９１、１９２、１９３、１９４に基づいて、フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターン１８０を決定する。全電磁遠距離場パターンに基づいて、フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間のアンテナ分離１８２を決定し、アンテナ分離を表す出力を生成する。【選択図】図１
2019012997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別の要素毎に、フェーズドアレイアンテナ（１８８）に関連する複数のアンテナ要素（１３１、１３２、１３３、１３４）の各放射要素について、規格化された電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）を決定する段階（５０２）と、
個別の規格化された要素の電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）及び、注目する位置（３０２）に関連するビーム形成パラメータ（１９１、１９２、１９３、１９４）に基づいて、前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）について全電磁遠距離場パターン（１８０）を決定する段階（５０４）であって、前記全電磁遠距離場パターン（１８０）が、前記注目する位置（３０２）における前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）から送信された信号の信号強度を決定するために使用可能である、全電磁遠距離場パターン（１８０）を決定する段階（５０４）と、
前記全電磁遠距離場パターン（１８０）に基づいて、前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）と第２の通信デバイス（３０４）との間の分離（１８２）を決定する段階（５０６）と、
前記分離（１８２）を表す出力を生成する段階（５０８）と、を含む、方法（５００）。
【請求項２】
各アンテナ要素（１３１、１３２、１３３、１３４）について前記電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）を決定する段階が、
第１のアンテナ要素（１３１）について第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定するために、第１に前記複数のアンテナ要素の第１のアンテナ要素（１３１）を活動させる段階と、
第２のアンテナ要素（１３２）について第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定するために、第２に前記複数のアンテナ要素の第２のアンテナ要素（１３２）を活動させる段階と、を含む、
請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項３】
前記第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定するために前記第１のアンテナ要素（１３１）を活動させる段階が、
規格化された出力レベル（１４１）を、前記第１のアンテナ要素（１３１）に結合された第１の出力増幅器（１２５）に適用する段階と、
規格化された位相入力（１４２）を、前記第１のアンテナ要素（１３１）に結合された第１の移相器（１２１）に適用する段階と、
前記規格化された出力レベル（１４１）の前記第１の出力増幅器（１２５）への適用及び前記規格化された位相入力（１４２）の前記第１の移相器（１２１）への適用に応じて前記第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定する段階であって、前記第１の電磁遠距離場パターン（１５１）が、前記第１のアンテナ要素（１３１）からの特定の距離において、前記第１のアンテナ要素（１３１）を取り囲む第１の電磁場の第１の放射パターンを表す、第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定する段階と、を含む、
請求項２に記載の方法（５００）。
【請求項４】
前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定するために前記第２のアンテナ要素（１３２）を活動させる段階が、
前記規格化された出力レベル（１４１）を、前記第２のアンテナ要素（１３２）に結合された第２の出力増幅器（１２６）に適用する段階と、
前記規格化された位相入力（１４２）を、前記第２のアンテナ要素（１３２）に結合された第２の移相器（１２２）に適用する段階と、
前記規格化された出力レベル（１４１）の前記第２の出力増幅器（１２６）への適用及び前記規格化された位相入力（１４２）の前記第２の移相器（１２２）への適用に応じて、前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定する段階であって、前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）が、前記第２のアンテナ要素（１３２）からの特定の距離における、前記第２のアンテナ要素（１３２）を取り囲む第２の電磁場の第２の放射パターンを表す、前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定する段階と、を含む、
請求項３に記載の方法（５００）。
【請求項５】
前記ビーム形成パラメータ（１９１、１９２、１９３、１９４）が、少なくとも、前記第１のアンテナ要素（１３１）に関する第１の組のビーム形成パラメータ及び前記第２のアンテナ要素（１３２）に関する第２の組のビーム形成パラメータを含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法（５００）。
【請求項６】
前記第１の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置（３０２）へのビーム放出中に前記第１のアンテナ要素（１３１）に適用される第１の出力レベルと、前記注目する位置（３０２）へのビーム放出中に前記第１のアンテナ要素（１３１）に適用される第１の位相入力と、を含み、前記第２の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置（３０２）へのビーム放出中に前記第２のアンテナ要素（１３２）に適用される第２の出力レベルと、前記注目する位置（３０２）へのビーム放出中に前記第２のアンテナ要素（１３２）に適用される第２の位相入力と、を含む、請求項５に記載の方法（５００）。
【請求項７】
前記全電磁遠距離場パターン（１８０）を決定する段階が、少なくとも第１の電磁遠距離場パターンと第２の電磁遠距離場パターンとを加算する段階を含み、前記第１の電磁遠距離場パターンが、前記第１の出力レベルと、前記第１の位相入力によって指数関数的に調整された前記第１の電磁遠距離場パターンとの積に基づき、前記第２の電磁遠距離場パターンが、前記第２の出力レベルと、前記第２の位相入力によって指数関数的に調整された前記第２の電磁遠距離場パターンとの積に基づく、請求項６に記載の方法（５００）。
【請求項８】
各アンテナ要素（１３１、１３２、１３３、１３４）について前記電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）を決定する段階が、各アンテナ要素について前記電磁遠距離場パターンを測定または計算する段階を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法（５００）。
【請求項９】
前記分離（１８２）を決定する段階が、
前記全電磁遠距離場パターン（１８０）を電流源等価回路（１８１）に変換する段階と、
前記電流源等価回路（１８１）に基づいて前記分離（１８０）を決定する段階と、を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法（５００）。
【請求項１０】
複数のアンテナ要素（１３１−１３４）を含むフェーズドアレイアンテナ（１８８）と、
前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）に結合されたプロセッサ（１１１）と、を含み、前記プロセッサ（１１１）が、
個別の要素毎に、前記複数のアンテナ要素（１３１、１３２、１３３、１３４）の各放射要素について、規格化された電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）を決定し、
個別の規格化された要素の電磁遠距離場パターン（１５１、１５２、１５３、１５４）及び、注目する位置（３０２）に関連するビーム形成パラメータ（１９１、１９２、１９３、１９４）に基づいて、前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）についての全電磁遠距離場パターン１８０）を決定し、前記全電磁遠距離場パターン（１８０）が、前記注目する位置（３０２）において、前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）から送信された信号の信号強度を決定するために使用可能であり、
前記全電磁遠距離場パターン（１８０）に基づいて前記フェーズドアレイアンテナ（１８８）と第２の通信デバイス（３０４）との間の分離（１８２）を決定し、
前記分離（１８２）を表す出力を生成するように構成された、システム（１００）。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ要素（１３１、１３２、１３３、１３４）が、少なくとも第１のアンテナ要素（１３１）及び第２のアンテナ要素（１３２）を含み、前記プロセッサ（１１１）がさらに、
最初に、前記第１のアンテナ要素（１３１）について第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定するために前記第１のアンテナ要素（１３１）を活動させ、
第２に、前記第２のアンテナ要素（１３２）について第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定するために前記第２のアンテナ要素（１３２）を活動させるように構成された、請求項１０に記載のシステム（１００）。
【請求項１２】
前記プロセッサ（１１１）がさらに、
規格化された出力レベル（１４１）を、前記第１のアンテナ要素（１３１）に結合された第１の出力増幅器（１２５）に適用し、
規格化された位相入力（１４２）を、前記第１のアンテナ要素（１３１）に結合された第１の移相器（１２１）に適用し、
前記規格化された出力レベル（１４１）の前記第１の出力増幅器（１２５）への適用及び前記規格化された位相入力（１４２）の前記第１の移相器（１２１）への適用に応じて前記第１の電磁遠距離場パターン（１５１）を決定するように構成され、前記第１の電磁遠距離場パターン（１５１）が、前記第１のアンテナ要素（１３１）からの特定の距離において、前記第１のアンテナ要素（１３１）を取り囲む第１の電磁場の第１の放射パターンを表す、請求項１１に記載のシステム（１００）。
【請求項１３】
前記プロセッサ（１１１）がさらに、
前記規格化された出力レベル（１４１）を、前記第２のアンテナ要素（１３２）に結合された第２の出力増幅器（１２６）に適用し、
前記規格化された位相入力（１４２）を、前記第２のアンテナ要素（１３２）に結合された第２の移相器（１２２）に適用し、
前記規格化された出力レベル（１４１）の前記第２の出力増幅器（１２６）への適用及び、前記規格化された位相入力（１４２）の前記第２の移相器（１２２）への適用に応じて、前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）を決定するように構成され、前記第２の電磁遠距離場パターン（１５２）が、前記第２のアンテナ要素（１５２）からの特定の距離において、前記第２のアンテナ要素（１５２）を取り囲む第２の電磁遠距離場パターンの第２の放射パターンを表す、請求項１２に記載のシステム（１００）。
【請求項１４】
前記ビーム形成パラメータ（１９１、１９２、１９３、１９４）が、少なくとも前記第１のアンテナ要素（１３１）に関連する第１の組のビーム形成パラメータ及び前記第２のアンテナ要素（１３２）に関連する第２の組のビーム形成パラメータを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項１５】
前記第１の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置（３０２）へビームを放出する間、前記第１のアンテナ要素（１３１）に適用された第１の出力レベル及び、前記注目する位置（３０２）にビームを放出する間、前記第１のアンテナ要素（１３１）に適用された第１の位相入力を含み、前記第２の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置（３０２）にビームを放出する間、前記第２のアンテナ要素（１３２）に適用された第２の出力レベル及び、前記注目する位置（３０２）にビームを放出する間、前記第２のアンテナ要素（１３２）に適用された第２の位相入力を含み、任意選択的に、前記プロセッサ（１１１）が、第１の電磁遠距離場パターンと第２の電磁遠距離場パターンとを加算して前記全電磁遠距離場パターン（１８０）を決定するように構成され、前記第１の電磁遠距離場パターンが、前記第１の出力レベルと、前記第１の位相入力によって指数関数的に調整された前記第１の電磁遠距離場パターンとの積に基づき、前記第２の電磁遠距離場パターンが、前記第２の出力レベルと、前記第２の位相入力によって指数関数的に調整された前記第２の電磁遠距離場パターンとの積に基づく、請求項１４に記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、任意のビーム形成及び偏向特性を有するフェーズドアレイアンテナのための電磁場パターンの合成に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、船舶または自動車に搭載される通信システムは、電磁互換性及び干渉を生じない動作を必要とする。さらに、航空機産業では、連邦航空局（ＦＡＡ）が、通信システムをシステムの相互運用性を要求する特定の規制基準に適合させることを要求している。非限定的な例として、航空機システムは、航空交通管制（ＡＴＣ）通信またはナビゲーションサービスを提供する一次送受信装置及びブロードバンド環境サービスを提供する二次システムを含みうる。結果として、ＦＡＡ規制は、ＡＴＣ通信／ナビゲーションサービスを提供する一次システム／デバイス（例えばナビゲーションフェーズドアレイアンテナ）と二次通信デバイス（例えば二次フェーズドアレイアンテナまたは単一のアンテナ）との間の適切なアンテナ間分離（例えば減衰）を要求している。
【０００３】
一次通信デバイス（例えば一次フェーズドアレイアンテナ）と二次通信デバイスとの間の分離は、一次フェーズドアレイアンテナのビーム形成及び偏向特性とともに変化する。分離評価は、一次フェーズドアレイアンテナがビームを二次通信デバイスに直接送信することを仮定する「最悪の事態」のシナリオに基づくだけでなく、二次通信デバイスにおける、可能性のあるビーム形状及び方向のそれぞれにも基づく。これによって、ＦＡＡまたはフェーズドアレイアンテナの運用者はルールを設定し、機械的／ソフトフェア的停止を置き、または一次フェーズドアレイアンテナがどこにビームを発することができるか、及びどのような種類のビーム形状が許されるかを制限するために設計を変更することができるようになる。「遠距離場パターン」は、ビーム形状及びアンテナの方向に関する電磁気学用語である。「全遠距離場パターン」は、本開示においてはフェーズドアレイアンテナのビーム形状及び方向に用いられる。全遠距離場パターンは、一次フェーズドアレイアンテナと二次通信デバイスとの間の分離を決定するための１つのパラメータである。しかし、全遠距離場パターンを決定することは分離計算に時間を必要とし、労働集約的なプロセスである。フェーズドアレイアンテナについて、多くの可能性のあるビーム形状及び方向が存在する。可能な全遠距離場パターンのそれぞれ（例えばビーム形状及び方向）を測定または計算することは困難であり、時間を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の１つの実装例によれば、方法は、個別の要素毎に、複数のアンテナ要素の各放射要素について、規格化された遠距離場パターンを決定する段階を含む。複数のアンテナ要素は、フェーズドアレイアンテナに関連する。本方法はまた、個別の規格化された要素遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターンを決定する段階を含む。全電磁遠距離場パターンが、注目する位置におけるフェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するために使用可能である。本方法はまた、全電磁遠距離場パターンに基づいて、フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定する段階を含む。本方法はさらに、分離を表す出力を生成する段階を含む。
【０００５】
本開示の別の実装例によれば、システムは、フェーズドアレイアンテナと、フェーズドアレイアンテナに結合されたプロセッサと、を含む。フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナ要素を含む。プロセッサが、個別の要素毎に、複数のアンテナ要素の各放射要素について、規格化された遠距離場パターンを決定するように構成される。プロセッサはさらに、個別の規格化された電磁遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、フェーズドアレイアンテナについての全電磁遠距離場パターンを決定するように構成される。全電磁遠距離場パターンが、注目する位置において、フェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するために使用可能である。プロセッサはまた、全電磁遠距離場パターンに基づいてフェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定するように構成される。プロセッサはさらに、分離を表す出力を生成するように構成される。
【０００６】
本開示の別の実装例によれば、非一時コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されると、個別の要素毎に、複数のアンテナ要素の各放射要素について規格化された遠距離場パターンを決定する段階を含む動作をプロセッサに実行させる命令を含む。複数のアンテナ要素は、フェーズドアレイアンテナに関連する。動作はまた、個別の規格化された要素遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターンを決定する段階を含む。電磁遠距離場パターンは、注目する位置において、フェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するために使用可能である。動作はまた、全電磁遠距離場パターンに基づいて、フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定する段階を含む。動作はさらに、分離を表す出力を生成する段階と、を含む。
【０００７】
前述の実装例の１つの利点は、フェーズドアレイアンテナの個別の要素の電磁遠距離場パターンが、１つずつ決定され、合計することでフェーズドアレイアンテナが発生させることができる異なるビームについて、集合的な電磁遠距離場パターンの決定を可能にすることである。したがって、要素毎の遠距離場パターンは、注目する位置におけるフェーズドアレイアンテナと第２の通信システムとの間の分離を決定するために使用可能である。さらに、説明された特徴、機能及び利点は、様々な実装例において独立して達成可能であり、またはさらにその他の実装例において組み合わされてもよく、そのさらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照して開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】要素毎の遠距離場パターンシミュレーションを用いて全電磁遠距離場パターンを推定するために動作可能なフェーズドアレイアンテナデバイスの図である。
【図２】単一のアンテナ要素について、遠距離場パターンの非限定的な例を示す。
【図３】図１のフェーズドアレイアンテナ及び第２のフェーズドアレイアンテナを含む航空機の非限定的な例を示す。
【図４】フェーズドアンテナアレイ間のアンテナ結合を決定するためのプロセス図である。
【図５】要素毎の遠距離場パターンシミュレーションを用いて全電磁遠距離場パターンを決定するための方法である。
【図６】図１の場のパターン決定デバイスの非限定的な例を示す。
【図７】要素毎の遠距離場パターンシミュレーションを用いて全電磁遠距離場パターンを決定するために動作可能な回路を含む航空機の非限定的な例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の特定の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。本説明において、共通の特徴は図面を通して共通の参照符号によって示される。
【００１０】
図面及び以下の説明は、特定の例示的な実施形態を示している。当業者であれば、本明細書で説明された原理を実施し、本説明に続く特許請求の範囲内に含まれる様々な構成を、本明細書に明示されていないとしても、考案することが可能であることは了解されるであろう。さらに、本明細書で説明されるあらゆる例は、本開示の原理を理解するうえで助けとなることを意図されるものであり、限定するものではないとして解釈されるべきである。結果的に、本開示は、以下で説明される特定の実施形態または例に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって限定される。
【００１１】
本明細書で開示される技術により、プロセッサ（例えばシミュレータ）が、フェーズドアレイアンテナの各放射要素に関して個別に規格化された要素の遠距離場パターンに基づいて全電磁遠距離場パターン（例えばフェーズドアレイアンテナの遠距離場パターン）を生成することが可能になる。例えば、フェーズドアレイアンテナシミュレータは、規格化された出力及び規格化された位相を各アンテナ要素に順に印加することによって、フェーズドアレイアンテナの各アンテナ要素を個別に活動させる（例えば励起する）。特定のアンテナ要素が活動すると、１つまたは複数のセンサが、この特定のアンテナ要素に関する遠距離場パターンを測定または計算する。遠距離場パターンがフェーズドアレイアンテナの各アンテナ要素に関して測定または計算されると、フェーズドアレイアンテナデバイスの全電磁遠距離場パターンが、ビーム形成及びアンテナ要素の個別の遠距離場パターンの合計によって推測可能になる。例えば、全電磁遠距離場パターンは、異なるアンテナ要素に関する各遠距離場パターン及び、注目する位置に関するビーム形成パラメータに基づく。ビーム形成パラメータは、フェーズドアレイアンテナに、注目する位置へビームを発出させるための各アンテナ要素に関する出力レベル及び位相を含む。全電磁遠距離場パターンが決定される方法を明確にする追加的な詳細を以下に説明する。
【００１２】
所定のビーム形成パラメータを有する全電磁遠距離場パターンが、注目する位置における減衰を決定（例えば計算）するために使用可能であり、電流源等価回路が、回折均一理論（Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＵＴＤ）、フェーズドアレイアンテナデバイスと別のアンテナデバイスとのアンテナ結合などの電磁気学的方法を通して得られうる。例えば、アンテナ結合は、所定のビーム形成パラメータを有するフェーズドアレイアンテナデバイスが連邦航空局（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ、ＦＡＡ）によって定められた標準及び基準に適合しているか否かを決定するために使用されうる。例えば、ＦＡＡは航空機上のブロードバンド通信サービスを提供する通信デバイス（例えばフェーズドアレイアンテナデバイス）と航空機上のその他のアンテナとの間の適切な分離及び減衰を要求している。
【００１３】
図１は、要素毎の遠距離場パターンを決定するために動作可能なシステム１００の図である。システム１００は、場のパターン決定デバイス１０２と、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２と、フェーズドアレイアンテナ１８８と、感知／計算デバイス１９０と、を含む。１つの実装例によれば、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２及びフェーズドアレイアンテナ１８８は、キャリア（例えば航空機、船舶または車両）の第１の構成要素内に統合されうる。場のパターン決定デバイス１０２及び感知／計算デバイス１９０は、航空機／船舶／車両への統合に先立って、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２及びフェーズドアレイアンテナ１８８を試験するために使用されうる。例えば、フェーズドアレイアンテナ１８８は、試験後に航空機／船舶／車両上の通信デバイスに統合されうる（例えば含められうる）。図３を参照して説明されるように、フェーズドアレイアンテナ１８８は、航空機／船舶／車両に統合されたその他のアンテナデバイスと通信するために使用されうる。
【００１４】
図１において、場のパターン決定デバイス１０２は、要素選択器１０４と、単一要素遠距離場パターン決定ユニット１０６と、メモリ１０８と、全電磁遠距離場パターン決定回路１１０と、プロセッサ１１１と、を含む。その他の例において、全遠距離場パターン決定回路１１０及びプロセッサ１１１は、場のパターン決定デバイス１０２から離隔されうる。以下に説明されるように、要素選択器１０４は、フェーズドアレイアンテナ１８８の単一のアンテナ要素の活動を開始する要素選択信号１４０を発生させるように構成された選択回路１２０を含む。１つの実装例によれば、メモリ１０８は、１つまたは複数の処理要素に、本明細書で説明される技術を実施させるために実行可能な命令（図示されない）を含む非一時コンピュータ可読媒体である。例えば、命令は１つまたは複数の処理要素に、図４のプロセス図４００、図５の方法５００またはその両方に関連した機能を実施させるために実行可能である。１つの例によれば、命令は図６を参照して説明されるプロセッサによって実行されうる。場のパターン決定デバイス１０２は、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２と通信可能に結合される。フェーズドアレイアンテナ制御部１１２は、ビーム形成部１１４及び送信部１１９を含む。ビーム形成部１１４は、位相制御部１１６及び出力制御部１１８を含む。
【００１５】
フェーズドアレイアンテナ制御部１１２は、フェーズドアレイアンテナ１８８と結合される。フェーズドアレイアンテナ１８８は、複数の要素制御部及び複数のアンテナ要素を含む。例えば、フェーズドアレイアンテナ１８８は、要素制御部１９５と、要素制御部１９６と、要素制御部１９７と、要素制御部１９８と、を含む。要素制御部１９５は出力増幅器（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＰＡ）１２５に結合された移相器（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ、ＰＳ）１２１を含み、要素制御部１９６は出力増幅器１２６に結合された移相器１２２を含み、要素制御部１９７は出力増幅器１２７に結合された移相器１２３を含み、要素制御部１９８は出力増幅器１２８に結合された移相器１２４を含む。各移相器１２１−１２４は、位相制御部１１６から１つまたは複数の信号（例えば位相入力信号）を受信するために結合され、各出力増幅器１２５−１２８は出力制御部１１８から１つまたは複数の信号（例えば出力レベル入力信号）を受信するために結合される。４つの要素制御部１９５−１９８が図１に示されているが、別の実装例では、追加的な（またはより少ない）要素制御部がフェーズドアレイアンテナ１８８に含められる。非限定的な例として、数百または数千の要素制御部が、フェーズドアレイアンテナ１８８に含められうる。フェーズドアレイアンテナ１８８はまた、要素制御部１９５に結合されたアンテナ要素１３１と、要素制御部１９６に結合されたアンテナ要素１３２と、要素制御部１９７に結合されたアンテナ要素１３３と、要素制御部１９８に結合されたアンテナ要素１３４と、を含む。４つのアンテナ要素１３１−１３４が図１に示されているが、別の実装例では、追加的な（またはより少ない）アンテナ要素が、フェーズドアレイアンテナ１８８に含められる。非限定的な例として、数百または数千のアンテナ要素が、フェーズドアレイアンテナ１８８に含められうる。
【００１６】
システム１００は、要素毎に、各アンテナ要素１３１−１３４に関して遠距離場パターン１５１−１５４をそれぞれ決定するように構成される。例えば、システム１００は、各アンテナ要素１３１−１３４を１つずつ活動（例えば励起）させて、各アンテナ要素１３１−１３４について遠距離場パターン１５１−１５４をそれぞれ決定する。各遠距離場パターン１５１−１５４を決定した後に、フェーズドアレイアンテナ１８８の全電磁遠距離場パターン１８０が、遠距離場パターン１５１−１５４及び注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、後述のように決定可能である。
【００１７】
例えば、動作の間、要素選択器１０４は、アンテナ要素１３１についての遠距離場パターン１５１の決定を開始する。選択回路１２０は、アンテナ要素１３１が活動のために選択され、その他のアンテナ要素１３２から１３４が非活動のために選択されることを示す要素選択信号１４０を発生させる。要素選択信号１４０は、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２に提供される。要素選択信号１４０に基づいて、位相制御部１１６は、（アンテナ要素１３１に結合された）移相器１２１の位相を規格化された位相に調整する規格化された位相入力１４２を発生させる。本明細書で使用されるように、「規格化された位相」は、遠距離場パターン１５１−１５４を決定するために各移相器１２１−１２４によって使用される位相に対応する。位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を移相器１２１に提供する。さらに、要素選択信号１４０を受信すると、出力制御部１１８は、出力増幅器１２５の出力レベルを規格化された出力レベルに調整する規格化された出力レベル入力１４１を発生させる。本明細書で使用されるように、「規格化された出力レベル」は、遠距離場パターン１５１−１５４を決定するために出力増幅器１２５−１２８に提供される出力レベルに対応する。
【００１８】
規格化された位相入力１４２及び規格化された出力レベル入力１４１を受信するのに応じて、要素制御部１９５は、アンテナ要素１３１を励起して遠距離場パターン１５１を発生させる。遠距離場パターン１５１は、アンテナ要素１３１からの特定の距離において、アンテナ要素１３１を取り囲む電磁場の放射パターンを表す。
【００１９】
ここで、図１及び図２の両方を参照すると、遠距離場パターン１５１の非限定的な例が示されている（図２を参照）。感知／計算デバイス１９０は、遠距離場パターン１５１を検出し（例えば感知し／計算し）、単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６に遠距離場パターン１５１の指標を提供する。前述の実装例によれば、感知／計算デバイス１９０は、アンテナ要素１３１からの特定の距離に位置する。感知／計算デバイス１９０が計算している場合には、感知／計算デバイス１９０は、クローズドボックス電磁場シミュレータまたは電磁遠距離場計算機でありうる。単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、遠距離場パターン１５１の指標に基づいてアンテナ要素１３１について遠距離場パターンデータ１７１を生成し、遠距離場パターンデータ１７１をメモリ１０８に保存する。遠距離場パターン１５１の決定の間、アンテナ要素１３２−１３４は活動していない。
【００２０】
さらに、動作の間、要素選択器１０４はアンテナ要素１３２について遠距離場パターン１５２の決定を開始する。選択回路１２０は、アンテナ要素１３２が活動のために選択され、別のアンテナ要素１３１、１３３、１３４が非活動のために選択されることを示す要素選択信号１４０を発生させる。要素選択信号１４０は、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２に提供される。要素選択信号１４０に基づいて、位相制御部１１６は、（アンテナ要素１３２に結合された）移相器１２２の位相を規格化された位相に調整する規格化された位相入力１４２を発生させる。位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を移相器１２２に提供する。さらに、要素選択信号１４０を受信して、出力制御部１１８は、出力増幅器１２６の出力レベルを規格化された出力レベルに調整する規格化された出力レベル入力１４１を発生させる。
【００２１】
規格化された位相入力１４２及び規格化された出力レベル入力１４１を受信するのに応じて、要素制御部１９６はアンテナ要素１３２を励起して遠距離場パターン１５２を発生させる。図２を参照すると、遠距離場パターン１５２の非限定的な例が示されている。感知／計算デバイス１９０が遠距離場パターン１５２を検出し（例えば感知または計算し）、遠距離場パターン１５２の指標を単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６に提供する。単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、遠距離場パターン１５２の指標に基づいてアンテナ要素１３２について遠距離場パターンデータ１７２を生成し、遠距離場パターンデータ１７２をメモリ１０８に保存する。遠距離場パターン１５２の決定の間、アンテナ要素１３１、１３３、１３４は活動していない。
【００２２】
また、要素選択器１０４はアンテナ要素１３３について遠距離場パターン１５３の決定を開始する。選択回路１２０は、アンテナ要素１３３が活動のために選択され、その他のアンテナ要素１３１、１３２、１３４が非活動のために選択されることを示す要素選択信号１４０を発生させる。要素選択信号１４０は、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２に提供される。要素選択信号１４０に基づいて、位相制御部１１６は、（アンテナ要素１３３に結合された）移相器１２３の位相を規格化された位相に調整する規格化された位相入力１４２を発生させる。位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を移相器１２３に提供する。さらに、要素選択信号１４０を受信すると、出力制御部１１８は、出力増幅器１２７の出力レベルを規格化された出力レベルに調整する規格化された出力レベル入力１４１を発生させる。
【００２３】
規格化された位相入力１４２及び規格化された出力レベル入力１４１を受信するのに応じて、要素制御部１９７は、アンテナ要素１３３を励起して遠距離場パターン１５３を発生させる。図２を参照すると、遠距離場パターン１５３の非限定的な例が示されている。感知／計算デバイス１９０は、遠距離場パターン１５３を検出し（例えば感知または計算し）、遠距離場パターン１５３の指標を単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６に提供する。単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、遠距離場パターン１５３の指標に基づいてアンテナ要素１３３について遠距離場パターンデータ１７３を生成し、遠距離場パターンデータ１７３をメモリ１０８に保存する。遠距離場パターン１５３の決定の間、アンテナ要素１３１、１３２、１３４は活動していない。
【００２４】
また、要素選択器１０４はアンテナ要素１３４についての遠距離場パターン１５４の決定を開始する。選択回路１２０は、アンテナ要素１３４が活動のために選択され、その他のアンテナ要素１３１、１３２、１３３が非活動のために選択されることを示す要素選択信号１４０を発生させる。要素選択信号１４０は、フェーズドアレイアンテナ制御部１１２に提供される。要素選択信号１４０を受信すると、位相制御部１１６は、（アンテナ要素１３４に結合された）移相器１２４の位相を規格化された位相に調整する規格化された位相入力１４２を発生させる。位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を移相器１２４に提供する。さらに、要素選択信号１４０を受信すると、出力制御部１１８は、出力増幅器１２８の出力レベルを規格化された出力レベルに調整する規格化された出力レベル入力１４１を発生させる。
【００２５】
規格化された位相入力１４２及び規格化された出力レベル入力１４１を受信するのに応じて、要素制御部１９８はアンテナ要素１３４を励起して遠距離場パターン１５４を発生させる。図２を参照すると、遠距離場パターン１５４の非限定的な例が示されている。遠距離場パターン２５１、２５２、２５３、２５４、２５５のその他の例も図２に示されている。その他の遠距離場パターン２５１−２５５は、フェーズドアレイアンテナ１８８のその他のアンテナ要素（図示されない）の遠距離場パターンを表している。感知／計算デバイス１９０は、遠距離場パターン１５４を検出し（例えば感知または計算し）、遠距離場パターン１５４の指標を単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６に提供する。単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、遠距離場パターン１５４の指標に基づいてアンテナ要素１３４について遠距離場パターンデータ１７４を生成し、遠距離場パターンデータ１７４をメモリ１０８に保存する。遠距離場パターン１５４の決定の間、アンテナ要素１３１−１３３は活動していない。
【００２６】
遠距離場パターンデータ１７１−１７４が各アンテナ要素１３１−１３４についてそれぞれ決定されると、全電磁遠距離場パターン決定回路１１０が、フェーズドアレイアンテナ１８８についての全電磁遠距離場パターン１８０を決定することができる。フェーズドアレイアンテナ１８８についての全電磁遠距離場パターンは、各遠距離場パターン１５１−１５４に基づいて、及び注目する位置に関するビーム形成パラメータ１９１、１９２、１９３、１９４に基づいて、図３に示されるように決定される。例えば、図３を参照すると、航空機３００の特定の例が示されている。航空機３００は、フェーズドアレイアンテナ１８８及び注目する位置３０２に位置する別のフェーズドアレイアンテナ３０４を含む。ビーム形成パラメータ１９１−１９４は、注目する位置３０２に信号を送信するために、各アンテナ要素１３１−１３４に印加される出力レベル及び位相入力を含む。例えば、ビーム形成パラメータ１９１−１９４は、要素制御部１９５−１９８に印加される出力レベル及び位相入力を含み、そのため送信部１１９は、送信信号１４３を注目する位置３０２に送信しうる。
【００２７】
再び図１を参照すると、全電磁遠距離場パターン決定回路１１０は、アンテナ要素１３１についての一組のビーム形成パラメータ１９１、アンテナ要素１３１についての一組のビーム形成パラメータ１９２、アンテナ要素１３３についての一組のビーム形成パラメータ１９３、及びアンテナ要素１３４についての一組のビーム形成パラメータ１９４を決定する。一組のビーム形成パラメータ１９１は、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために出力増幅器１２５に印加される出力レベル及び、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために移相器１２１に印加される位相入力を含む。一組のビーム形成パラメータ１９２は、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために出力増幅器１２６に印加される出力レベル及び、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために移相器１２２に印加される位相入力を含む。一組のビーム形成パラメータ１９３は、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために出力増幅器１２７に印加される出力レベル及び、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために移相器１２３に印加される位相入力を含み、一組のビーム形成パラメータ１９４は、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために出力増幅器１２８に印加される出力レベル及び、信号を注目する位置３０２に向けて送信するために移相器１２４に印加される位相入力を含む。
【００２８】
全電磁遠距離場パターン１８０は次のように表される。
【００２９】
【数１】
2019012997.tif 000003
【００３０】
ここで、
【００３１】
【数２】
2019012997.tif 000004
【００３２】
は全電磁遠距離場パターン１８０に対応し、Ａｉは特定のアンテナ要素１３１−１３４についての出力レベルに対応し、
【００３３】
【数３】
2019012997.tif 000005
【００３４】
は特定のアンテナ要素１３１−１３４についての遠距離場パターン１５１−１５４に対応し、βｉは特定のアンテナ要素１３１−１３４についての位相入力に対応し、Ｎはアンテナ要素の数であり、ｆは周波数であり、θ及びφは場の方向についての球座標である。説明される実装例によれば、Ｎは４に等しい。しかし、Ｎは１より大きい任意の整数値でありうることは理解されるべきである。そのため、全電磁遠距離場パターン１８０の決定は、第１の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００３５】
【数４】
2019012997.tif 000006
【００３６】
）、
第２の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００３７】
【数５】
2019012997.tif 000007
【００３８】
）、
第３の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００３９】
【数６】
2019012997.tif 000008
【００４０】
）、及び
第４の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００４１】
【数７】
2019012997.tif 000009
【００４２】
）を加えることを含む。
【００４３】
第１の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９１に関する出力レベル（Ａ１）と、ビーム形成パラメータ１９１に関する位相出力（ｅｘｐ（−ｊβ１））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００４４】
【数８】
2019012997.tif 000010
【００４５】
）１５１の積に基づく。第２の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９２に関する出力レベル（Ａ２）と、ビーム形成パラメータ１９２に関する位相出力（ｅｘｐ（−ｊβ２））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００４６】
【数９】
2019012997.tif 000011
【００４７】
）１５２の積に基づく。第３の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９３に関する出力レベル（Ａ３）と、ビーム形成パラメータ１９３に関する位相出力（ｅｘｐ（−ｊβ３））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００４８】
【数１０】
2019012997.tif 000012
【００４９】
）１５３の積に基づき、第４の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９４に関する出力レベル（Ａ４）と、ビーム形成パラメータ１９４に関する位相出力（ｅｘｐ（−ｊβ４））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００５０】
【数１１】
2019012997.tif 000013
【００５１】
）１５４の積に基づく。
【００５２】
全電磁遠距離場パターン１８０を決定した後、プロセッサ１１１は、全電磁遠距離場パターン１８０に基づいて、注目する位置３０２におけるフェーズドアレイアンテナ１８８とフェーズドアレイアンテナ３０４との間の分離（例えば、アンテナ分離１８２）を決定する。例えば、プロセッサ１１１は、回折均一理論（ＵＴＤ）などの電磁的方法を用いて、全電磁遠距離場パターンを電流源等価回路１８１に変換する。プロセッサ１１１はまた、電流源等価回路１８１に基づいてアンテナ分離１８２を決定する。プロセッサはまた、分離を表す出力を生成する。
【００５３】
図１から３に関して説明された技術により、場のパターン決定デバイス１０２が各アンテナ要素１３１−１３４の遠距離場パターン１５１−１５４をそれぞれ１つずつ決定することが可能になる。遠距離場パターン１５１−１５４は、フェーズドアレイアンテナ１８８が発生させる異なるビームに対してフェーズドアレイアンテナ１８８の全電磁遠距離場パターン１８０を決定するために使用される。したがって、要素毎の場のパターンは、フェーズドアレイアンテナ１８８と注目するいずれかの位置（例えば注目する位置３０２）との間の分離を決定するために使用されうる。分離は、フェーズドアレイアンテナ１８８が、ＦＡＡ標準のような適用可能な標準に適合することを検証するために使用されうる。
【００５４】
図４を参照すると、フェーズドアンテナアレイ間のアンテナ結合を決定するためのプロセス図４００が示されている。プロセス図４００と関連した動作が、図１のシステム１００の１つまたは複数の構成要素によって実行される。
【００５５】
４０２において、フェーズドアンテナアレイ内の単一のアンテナ要素は、規格化された位相及び規格化された出力レベルで活動される（例えば励起される）。例えば、図１を参照すると、位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２をアンテナ要素１３１に結合された移相器１２１に提供し、出力制御部１１８は、規格化された出力レベル入力１４１をアンテナ要素１３１に結合された出力増幅器１２５に提供する。規格化された位相入力１４２及び規格化された出力レベル入力１４１を受信するのに応じて、要素制御部１９５は、遠距離場パターン１５１を発生させるためにアンテナ要素１３１を励起する。
【００５６】
４０４において、単一のアンテナ要素の遠距離場パターンが決定される（例えば、測定される）。例えば、図１を参照すると、感知／計算デバイス１９０は、遠距離場パターン１５１を検出し（例えば、感知または計算し）、遠距離場パターン１５１の指標を単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６に提供する。
【００５７】
４０６において、遠距離場パターンは、メモリに保存される。例えば、図１を参照すると、単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、遠距離場パターン１５１の指標に基づいてアンテナ要素１３１について遠距離場パターンデータ１７１を発生させ、遠距離場パターンデータ１７１をメモリ１０８に保存する。
【００５８】
４０８において、単一のアンテナ要素がフェーズドアンテナアレイ内の最後のアンテナ要素であるか否かの決定がなされる。もし単一のアンテナ要素が最後のアンテナ要素でない場合、別のアンテナ要素が４０２において活動される。例えば、規格化された位相及び規格化された出力レベルは、アンテナ要素１３２を活動させるために要素制御部１９６に提供される。アンテナ要素１３２について遠距離場パターン１５２が決定され、メモリ１０８内に保存されるなどする。
【００５９】
単一のアンテナ要素が最後のアンテナ要素である場合、フェーズドアンテナアレイは、４１０において全電磁遠距離場パターンを決定するために注目位置へビームを発せられる。例えば、図１及び３を参照すると、フェーズドアレイアンテナ１８８は、全電磁遠距離場パターン１８０（例えば、全遠距離場パターン）を決定するために、注目する位置３０２にビームを発しうる。仰角及び方位角についての使用者の入力は、ビーム形成パラメータ（例えば数式１の各アンテナ要素についての位相及び出力）を決定するために割り当てられる。
【００６０】
４１２において、全電磁遠距離場パターンは、回折均一理論（ＵＴＤ）などの電磁アルゴリズムを通して、電流源等価回路に変換される。例えば、図１を参照すると、プロセッサ１１１は、全電磁遠距離場パターン１０８を電流源等価回路１８１に変換する。
【００６１】
４１４において、フェーズドアンテナアレイと第２の通信デバイスとの間のアンテナ結合は、回折幾何学的理論（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、ＧＴＤ）／回折均一理論（ＵＴＤ）技術を使用して決定されるが、それに限定されない。例えば、図１及び３を参照すると、システム１００は、電流源等価回路１８１に基づいて結合経路３０６に沿ったアンテナ結合を決定する。アンテナ結合の決定は、使用者に特有の計算電磁ドメインに関連した分離幾何学的特性に基づいている。アンテナ結合は、工学ユニットに変換される。
【００６２】
４１６において、注目する別の位置（または別の通信デバイス）が存在する場合、プロセス図４００は、フェーズドアレイアンテナ１８８に、対応するアンテナ結合を決定するために注目するその別の位置にビームを放出させる。そうでなければ、プロセス図４００は終了する。
【００６３】
図５を参照すると、要素毎の遠距離場パターンシミュレーションを用いて、全電磁遠距離場パターンを推定するための方法５００が示されている。本方法５００は、図１のシステム１００の１つまたは複数の構成要素によって実行される。
【００６４】
本方法５００は、５０２において、複数のアンテナ要素の各放射要素について、規格化された遠距離場パターンを、個別の要素毎に決定する段階を含む。複数のアンテナ要素は、フェーズドアレイアンテナに関連する。例えば、図１を参照すると、単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６は、各アンテナ要素１３１−１３４について、それぞれ、要素毎に遠距離場パターン１５１−１５４を決定する。各アンテナ要素について遠距離場パターンを決定する段階は、各アンテナ要素についての遠距離場パターンのシミュレーションまたは各アンテナ要素についての遠距離場パターンの測定を含む。
【００６５】
１つの実装形態によれば、各アンテナ要素についての遠距離場パターンの決定は、第１のアンテナ要素について第１の遠距離場パターンを決定するために、まず複数のアンテナ要素の第１のアンテナ要素を活動させる段階を含む。第１の遠距離場パターンを決定するために第１のアンテナ要素を活動させる段階は、規格化された出力レベルを第１のアンテナ要素に結合された第１の出力増幅器に適用する段階と、規格化された位相入力を第１のアンテナ要素に結合された第１の移相器に適用する段階と、を含む。例えば、図１を参照すると、出力制御部１１８は、規格化された出力レベル入力１４１を、アンテナ要素１３１に結合された出力増幅器１２５に適用し、位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を、アンテナ要素１３１に結合された移相器１２１に適用する。
【００６６】
各アンテナ要素についての遠距離場パターンの決定はまた、第２のアンテナ要素について第２の遠距離場パターンを決定するために、２番目に複数のアンテナ要素の第２のアンテナ要素を活動させる段階を含む。第２の遠距離場パターンを決定するために第２のアンテナ要素を活動させる段階は、規格化された出力レベルを、第２のアンテナ要素に結合された第２の出力増幅器に適用する段階と、規格化された位相入力を、第２のアンテナ要素に結合された第２の移相器に適用する段階と、を含む。例えば、図１を参照すると、出力制御部１１８は、規格化された出力レベル入力１４１を、アンテナ要素１３２に結合された出力増幅器１２６に適用し、位相制御部１１６は、規格化された位相入力１４２を、アンテナ要素１３２に結合された移相器１２２に適用する。
【００６７】
本方法５００はまた、５０４において、個別の規格化された遠距離場パターンに基づいて、また注目する位置に関するビーム形成パラメータに基づいて、フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターンを決定する段階を含む。例えば、全電磁遠距離場パターン決定回路１１０は、遠距離場パターン１５１−１５４及びビーム形成パラメータ１９１−１９４に基づいて、全電磁遠距離場パターン１８０を決定する。全電磁遠距離場パターン１８０は次のように表される。
【００６８】
【数１２】
2019012997.tif 000014
【００６９】
ここで、
【００７０】
【数１３】
2019012997.tif 000015
【００７１】
は全電磁遠距離場パターン１８０に対応し、Ａｉは特定のアンテナ要素１３１−１３４についての出力レベルに対応し、
【００７２】
【数１４】
2019012997.tif 000016
【００７３】
は特定のアンテナ要素１３１−１３４についての遠距離場パターン１５１−１５４に対応し、βｉは特定のアンテナ要素１３１−１３４についての位相入力に対応し、Ｎはアンテナ要素の数であり、ｆは周波数であり、θ及びφは場の方向についての球座標である。
【００７４】
そのため、全電磁遠距離場パターン１８０を決定する段階は、第１の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００７５】
【数１５】
2019012997.tif 000017
【００７６】
）と、第２の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００７７】
【数１６】
2019012997.tif 000018
【００７８】
）と、第３の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００７９】
【数１７】
2019012997.tif 000019
【００８０】
）と、第４の電磁遠距離場パターン（例えば、
【００８１】
【数１８】
2019012997.tif 000020
【００８２】
）と、を加える段階を含む。
【００８３】
第１の電磁場パターンは、ビーム形成パラメータ１９１に関する出力レベル（Ａ１）と、ビーム形成パラメータ１９１に関する位相入力（ｅｘｐ（−ｊβ１））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００８４】
【数１９】
2019012997.tif 000021
【００８５】
）１５１との積に基づく。第２の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９２に関する出力レベル（Ａ２）と、ビーム形成パラメータ１９２に関する位相入力（ｅｘｐ（−ｊβ２））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００８６】
【数２０】
2019012997.tif 000022
【００８７】
）１５２との積に基づく。第３の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９３に関する出力レベル（Ａ３）と、ビーム形成パラメータ１９３に関する位相入力（ｅｘｐ（−ｊβ３））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００８８】
【数２１】
2019012997.tif 000023
【００８９】
）１５３との積に基づき、第４の電磁遠距離場パターンは、ビーム形成パラメータ１９４に関する出力レベル（Ａ４）と、ビーム形成パラメータ１９４に関する位相入力（ｅｘｐ（−ｊβ４））によって指数関数的に調整された遠距離場パターン（
【００９０】
【数２２】
2019012997.tif 000024
【００９１】
）１５４との積に基づく。
【００９２】
本方法５００はまた、５０６において、フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を、全電磁遠距離場パターンに基づいて決定する段階を含む。例えば、図１を参照すると、プロセッサ１１１は、全電磁遠距離場パターン１８０に基づいて、アンテナ分離１８２を決定する。本方法５００はまた、５０８において、分離を表す出力を生成する段階を含む。例えば、図１を参照すると、プロセッサ１１１は、アンテナ分離１８２を表す出力を生成する。
【００９３】
図５の方法５００により、場のパターン決定デバイス１０２が、アンテナ要素１３１−１３４の遠距離場パターン１５１−１５４を、それぞれ１つずつ決定することが可能になる。遠距離場パターン１５１−１５４は、フェーズドアレイアンテナ１８８が生成する異なるビームについて、フェーズドアレイアンテナ１８８の全電磁遠距離場パターン１８０を決定するために使用される。したがって、要素毎の場のパターンは、フェーズドアレイアンテナ１８８と注目するいずれかの位置（例えば、注目する位置３０２）との間の分離を決定するために使用されうる。分離は、フェーズドアレイアンテナ１８８が、ＦＡＡ標準などの適用可能な標準に適合することを検証するために使用されうる。
【００９４】
図６を参照すると、場のパターン決定デバイス１０２の例が示されている。場のパターン決定デバイス１０２は、メモリ１０８に結合されたプロセッサ６０２を含む。プロセッサ６０２は、要素選択器１０４と、単一要素の遠距離場パターン決定ユニット１０６と、全電磁遠距離場パターン決定回路１１０と、プロセッサ１１１と、を含む。
【００９５】
メモリ１０８は、プロセッサ６０２によって実行可能な命令６０４を含む非一時コンピュータ可読媒体である。例えば、メモリ１０８は、図４のプロセス図４００及び図５の方法５００に関して説明された動作を実行するために、プロセッサ６０２によって実行可能な命令６０４を保存する。
【００９６】
例えば、命令６０４は、プロセッサ６０２に、要素毎に、複数のアンテナ要素の各アンテナ要素１３１−１３４についての遠距離場パターンを決定させるために実行可能である。命令６０４はまた、プロセッサ６０２に、注目する位置３０２に関するビーム形成パラメータ１９１−１９４に基づいて、全電磁遠距離場パターン１８０を決定させるために実行可能である。命令６０４はさらに、プロセッサ６０２に、全電磁遠距離場パターン１８０に基づいて、フェーズドアレイアンテナ１８８と別の通信デバイスとの間のアンテナ分離１８２を決定させるために実行可能である。命令６０４はさらに、プロセッサ６０２に、アンテナ分離１８２を表す出力を生成させるために実行可能である。
【００９７】
図７を参照すると、場のパターン決定デバイス１０２を含む航空機７００の例示的な実施形態のブロック図が示されている。図７に示されるように、航空機７００は、機体７１８と、内装７２２と、１つまたは複数のエンジン７４４と、サブシステム制御部７４６と、命令７８２を保存する非一時プロセッサ可読媒体７８１と、複数のシステム７２０と、を含みうる。システム７２０は、１つまたは複数のリフト及び推進システム７８０と、電磁システム７２６と、油圧システム７２８と、環境システム７３０と、プロセッサ６０２及びメモリ１０８を含む場のパターン決定デバイス１０２と、通信システム７６０と、燃料システム７７０と、を含みうる。任意の数のその他のシステムが含まれうる。１つまたは複数のエンジン７４４は、リフト及び推進システム７８０の一部でありうる。
【００９８】
命令７８２は、プロセッサ６０２によって実行されると、プロセッサ６０２に、前述の機能のいずれかを実行させうる。例えば、命令７８２は、プロセッサ６０２によって実行されると、プロセッサ６０２に、要素毎に、複数のアンテナ要素の各アンテナ要素１３１−１３４について遠距離場パターンを決定させうる。命令７８２はまた、図３の注目する位置３０２などの注目する位置に関連するビーム形成パラメータ１９１−１９４に基づいて、プロセッサ６０２に全電磁遠距離場パターン１８０を決定させるために実行可能である。命令７８２はさらに、全電磁遠距離場パターン１８０に基づいて、プロセッサ６０２に、フェーズドアレイアンテナ１８８と別の通信デバイスとの間のアンテナ分離１８２を決定させるために実行可能である。命令７８２はさらに、プロセッサ６０２に、アンテナ分離１８２を表す出力を発生させるために実行可能である。
【００９９】
さらに、本開示は、以下の項目に従う実施形態を含む。
【０１００】
項目１  個別の要素毎に、フェーズドアレイアンテナに関連する複数のアンテナ要素の各放射要素について、規格化された遠距離場パターンを決定する段階と、
個別の規格化された要素遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、前記フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターンを決定する段階であって、前記全電磁遠距離場パターンが、前記注目する位置における前記フェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するために使用可能である、全電磁遠距離場パターンを決定する段階と、
前記全電磁遠距離場パターンに基づいて、前記フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定する段階と、
前記分離を表す出力を生成する段階と、を含む、方法。
【０１０１】
項目２  各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを決定する段階が、
第１のアンテナ要素について第１の遠距離場パターンを決定するために、第１に前記複数のアンテナ要素の第１のアンテナ要素を活動させる段階と、
第２のアンテナ要素について第２の遠距離場パターンを決定するために、第２に前記複数のアンテナ要素の第２のアンテナ要素を活動させる段階と、を含む、
項目１に記載の方法。
【０１０２】
項目３  前記第１の遠距離場パターンを決定するために前記第１のアンテナ要素を活動させる段階が、
規格化された出力レベルを、前記第１のアンテナ要素に結合された第１の出力増幅器に適用する段階と、
規格化された位相入力を、前記第１のアンテナ要素に結合された第１の移相器に適用する段階と、
前記規格化された出力レベルの前記第１の出力増幅器への適用及び前記規格化された位相入力の前記第１の移相器への適用に応じて前記第１の遠距離場パターンを決定する段階であって、前記第１の遠距離場パターンが、前記第１のアンテナ要素からの特定の距離において、前記第１のアンテナ要素を取り囲む第１の電磁場の第１の放射パターンを表す、第１の遠距離場パターンを決定する段階と、を含む、
項目２に記載の方法。
【０１０３】
項目４  前記第２の遠距離場パターンを決定するために前記第２のアンテナ要素を活動させる段階が、
前記規格化された出力レベルを、前記第２のアンテナ要素に結合された第２の出力増幅器に適用する段階と、
前記規格化された位相入力を、前記第２のアンテナ要素に結合された第２の移相器に適用する段階と、
前記規格化された出力レベルの前記第２の出力増幅器への適用及び前記規格化された位相入力の前記第２の移相器への適用に応じて、前記第２の遠距離場パターンを決定する段階であって、前記第２の遠距離場パターンが、前記第２のアンテナ要素からの特定の距離における、前記第２のアンテナ要素を取り囲む第２の電磁場の第２の放射パターンを表す、前記第２の遠距離場パターンを決定する段階と、を含む、
項目３に記載の方法。
【０１０４】
項目５  前記ビーム形成パラメータが、少なくとも、前記第１のアンテナ要素に関する第１の組のビーム形成パラメータ及び前記第２のアンテナ要素に関する第２の組のビーム形成パラメータを含む、項目２から４のいずれか一項に記載の方法。
【０１０５】
項目６  前記第１の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置へのビーム放出中に前記第１のアンテナ要素に適用される第１の出力レベルと、前記注目する位置へのビーム放出中に前記第１のアンテナ要素に適用される第１の位相入力と、を含み、前記第２の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置へのビーム放出中に前記第２のアンテナ要素に適用される第２の出力レベルと、前記注目する位置へのビーム放出中に前記第２のアンテナ要素に適用される第２の位相入力と、を含む、項目５に記載の方法。
【０１０６】
項目７  前記全電磁遠距離場パターンを決定する段階が、少なくとも第１の電磁遠距離場パターンと第２の電磁遠距離場パターンとを加算する段階を含み、前記第１の電磁遠距離場パターンが、前記第１の出力レベルと、前記第１の位相入力によって指数関数的に調整された前記第１の遠距離場パターンとの積に基づき、前記第２の電磁遠距離場パターンが、前記第２の出力レベルと、前記第２の位相入力によって指数関数的に調整された前記第２の遠距離場パターンとの積に基づく、項目６に記載の方法。
【０１０７】
項目８  各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを決定する段階が、各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを測定または計算する段階を含む、項目１から７のいずれか一項に記載の方法。
【０１０８】
項目９  前記分離を決定する段階が、
前記全電磁遠距離場パターンを電流源等価回路に変換する段階と、
前記電流源等価回路に基づいて前記分離を決定する段階と、を含む、項目１から８のいずれか一項に記載の方法。
【０１０９】
項目１０  複数のアンテナ要素を含むフェーズドアレイアンテナと、
前記フェーズドアレイアンテナに結合されたプロセッサと、を含み、前記プロセッサが、
個別の要素毎に、前記複数のアンテナ要素の各放射要素について、規格化された遠距離場パターンを決定し、
個別の規格化された要素の遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、前記フェーズドアレイアンテナについての全電磁遠距離場パターンを決定し、前記全電磁遠距離場パターンが、前記注目する位置において、前記フェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するために使用可能であり、
前記全電磁遠距離場パターンに基づいて前記フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定し、
前記分離を表す出力を生成するように構成された、システム。
【０１１０】
項目１１  前記複数のアンテナ要素が、少なくとも第１のアンテナ要素及び第２のアンテナ要素を含み、前記プロセッサがさらに、
最初に、前記第１のアンテナ要素について第１の遠距離場パターンを決定するために前記第１のアンテナ要素を活動させ、
第２に、前記第２のアンテナ要素について第２の遠距離場パターンを決定するために前記第２のアンテナ要素を活動させるように構成された、項目１０に記載のシステム。
【０１１１】
項目１２  前記プロセッサがさらに、規格化された出力レベルを、前記第１のアンテナ要素に結合された第１の出力増幅器に適用し、
規格化された位相入力を、前記第１のアンテナ要素に結合された第１の移相器に適用し、
前記規格化された出力レベルの前記第１の出力増幅器への適用及び前記規格化された位相入力の前記第１の移相器への適用に応じて前記第１の遠距離場パターンを決定するように構成され、前記第１の遠距離場パターンが、前記第１のアンテナ要素からの特定の距離において、前記第１のアンテナ要素を取り囲む第１の電磁場の第１の放射パターンを表す、項目１１に記載のシステム。
【０１１２】
項目１３  前記プロセッサがさらに、
前記規格化された出力レベルを、前記第２のアンテナ要素に結合された第２の出力増幅器に適用し、
前記規格化された位相入力を、前記第２のアンテナ要素に結合された第２の移相器に適用し、
前記規格化された出力レベルの前記第２の出力増幅器への適用及び、前記規格化された位相入力の前記第２の移相器への適用に応じて、前記第２の遠距離場パターンを決定するように構成され、前記第２の遠距離場パターンが、前記第２のアンテナ要素からの特定の距離において、前記第２のアンテナ要素を取り囲む第２の電磁遠距離場の第２の放射パターンを表す、項目１２に記載のシステム。
【０１１３】
項目１４  前記ビーム形成パラメータが、少なくとも前記第１のアンテナ要素に関連する第１の組のビーム形成パラメータ及び前記第２のアンテナ要素に関連する第２の組のビーム形成パラメータを含む、項目１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【０１１４】
項目１５  前記第１の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置へビームを放出する間、前記第１のアンテナ要素に適用された第１の出力レベル及び、前記注目する位置にビームを放出する間、前記第１のアンテナ要素に適用された第１の位相入力を含み、前記第２の組のビーム形成パラメータが、前記注目する位置にビームを放出する間、前記第２のアンテナ要素に適用された第２の出力レベル及び、前記注目する位置にビームを放出する間、前記第２のアンテナ要素に適用された第２の位相入力を含む、項目１４に記載のシステム。
【０１１５】
項目１６  前記プロセッサが、第１の電磁遠距離場パターンと第２の電磁遠距離場パターンとを加算して前記全電磁遠距離場パターンを決定するように構成され、前記第１の電磁場パターンが、前記第１の出力レベルと、前記第１の位相入力によって指数関数的に調整された前記第１の遠距離場パターンとの積に基づき、前記第２の電磁遠距離場パターンが、前記第２の出力レベルと、前記第２の位相入力によって指数関数的に調整された前記第２の遠距離場パターンとの積に基づく、項目１５に記載のシステム。
【０１１６】
項目１７  プロセッサによって実行されると、
個別の要素毎に、フェーズドアレイアンテナに関連する複数のアンテナ要素の各放射要素について規格化された遠距離場パターンを決定する段階と、
個別の規格化された要素遠距離場パターン及び、注目する位置に関連するビーム形成パラメータに基づいて、前記フェーズドアレイアンテナについて全電磁遠距離場パターンを決定する段階であって、前記全電磁遠距離場パターンが、注目する位置において、前記フェーズドアレイアンテナから送信された信号の信号強度を決定するのに使用可能である、全電磁遠距離場パターンを決定する段階と、
前記全電磁遠距離場パターンに基づいて、前記フェーズドアレイアンテナと第２の通信デバイスとの間の分離を決定する段階と、
前記分離を表す出力を生成する段階と、を含む動作を前記プロセッサに実行させる命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【０１１７】
項目１８  各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを決定する段階が、
第１に、前記第１のアンテナ要素について第１の遠距離場パターンを決定するために前記複数のアンテナ要素の第１のアンテナ要素を活動させる段階と、
第２に、前記第２のアンテナ要素について第２の遠距離場パターンを決定するために前記複数のアンテナ要素の第２のアンテナ要素を活動させる段階と、を含む、
項目１７に記載の非一時コンピュータ可読媒体。
【０１１８】
項目１９  前記ビーム形成パラメータが、少なくとも、前記第１のアンテナ要素に関連する第１の組のビーム形成パラメータと、前記第２のアンテナ要素に関連する第２の組のビーム形成パラメータと、を含む、項目１８に記載の非一時コンピュータ可読媒体。
【０１１９】
項目２０  各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを決定する段階が、各アンテナ要素について前記遠距離場パターンを測定または計算する段階を含む、項目１７から１９のいずれか一項に記載の非一時コンピュータ可読媒体。
【０１２０】
本明細書で説明された例の図は、様々な実装例の構造の一般的な理解を提供することを意図されている。図は、本明細書で説明された構造または方法を利用する装置及びシステムのすべての要素及び特徴の完全な説明として働くことを意図されない。その他多くの実装例は、本開示を読めば当業者には明らかでありうる。構造的及び論理的置換及び変更が、本開示の範囲を逸脱することなくなされうるように、その他の実装例が利用され、本開示から得られうる。例えば、方法の動作は、図に示されるのとは異なる順序で実行されてもよく、または１つもしくは複数の方法の動作が省略されてもよい。したがって、本開示及び図面は、限定ではなくむしろ例示であるものとして考えられるべきである。
【０１２１】
さらに、特定の例が本明細書で図示され、説明されたが、同一のまたは類似の結果を得るために設計されたいかなる後続の構成も、図示された特定の実装例と置き換えられうることは了解されるべきである。本開示は、様々な実装例の任意の、及びすべての後続の改良または変形もカバーするものとして意図される。上述の実装例の組合せ、及び具体的に本明細書で説明されていないその他の実装例は、この説明を読めば当業者には明らかになりうる。
【０１２２】
本開示の要約書は、特許請求の範囲又はその意味を解釈または限定するために使用されるものでないという理解のもと提出される。さらに、前述の詳細な説明において、様々な特徴は、本開示の合理化の目的のために一つにグループ化され、または単一の実装例として説明されうる。前述の例は、本開示を例示するものであり、限定するものではない。本開示の原理に従って多数の改良及び変形が可能であることも理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が反映するように、特許請求される対象は、決して、開示された例のいずれの特徴の全てに向けられうるものではない。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその等価物によって画定される。
【符号の説明】
【０１２３】
１００  システム
１０２  場のパターン決定デバイス
１０４  要素選択器
１０６  単一要素遠距離場パターン決定ユニット
１０８  メモリ
１１０  全電磁遠距離場パターン決定回路
１１１  プロセッサ
１１２  フェーズドアレイアンテナ制御部
１１４  ビーム形成部
１１６  位相制御部１１６
１１８  出力制御部
１２０  選択回路
１２１、１２２、１２３、１２４  移相器
１２５、１２６、１２７、１２８  出力増幅器
１３１、１３２、１３３、１３４  アンテナ要素
１４０  要素選択信号
１４１  規格化された出力レベル入力
１４２  規格化された位相入力
１５１、１５２、１５３、１５４、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５  遠距離場パターン
１７１、１７２、１７３、１７４  遠距離場パターンデータ
１８０  全電磁遠距離場パターン
１８１  電流源等価回路
１８２  アンテナ分離
１８８  フェーズドアレイアンテナ
１９０  感知／計算デバイス
１９１、１９２、１９３、１９４  ビーム形成パラメータ
１９５、１９６、１９７、１９８  要素制御部
３００  航空機
３０２  注目する位置
３０４  フェーズドアレイアンテナ
３０６  結合経路
６０２  プロセッサ
６０４  命令
７００  航空機
７１８  機体
７２０  システム
７２２  内装
７２６  電磁システム
７２８  油圧システム
７３０  環境システム
７４４  エンジン
７４６  サブシステム制御部
７６０  通信システム
７７０  燃料システム
７８０  リフト及び推進システム
７８１  非一時プロセッサ可読媒体
７８２  命令
【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】
2019012997.tif 000029
【図６】
2019012997.tif 000030
【図７】
2019012997.tif 000031
【外国語明細書】
2019012997000001.pdf