(57)【要約】アクティブエレメントのセットをアンテナアレイとインターフェースするための技術。１つの例示的な実施形態において、アクティブエレメントは、各々が、調整可能な位相を有する局部発振器（ＬＯ）信号に結合されたミキサを含む複数の信号経路を含む。アクティブエレメントが、不平衡アンテナとインターフェースされるためのものである場合、不平衡アンテナと結合された各信号経路についてのＬＯ信号の位相は、別の信号経路から独立して調整されうる。アクティブエレメントが、平衡アンテナとインターフェースされるためのものである場合、平衡アンテナと結合された２つの信号経路についてのＬＯ信号の位相は、互いにπラジアンぶんだけ異なるように調整される。この技術は、受信機アプリケーションまたは送信機アプリケーションのどちらにも適用され、バランを使用することなく、アンテナアレイと集積回路（ＩＣ）との間に柔軟なインターフェースを提供しうる。
2013501428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号経路をアンテナアレイとインターフェースするための方法であって、
第１および第２の信号経路が、それぞれ前記アンテナアレイの第１および第２の不平衡アンテナエレメントに結合される場合に、前記第１の信号経路の第１の局部発振器（ＬＯ）信号の位相を、前記第２の信号経路の第２の局部発振器（ＬＯ）信号の位相から独立して調整することと、なお、前記第１のＬＯ信号は、前記第１の信号経路の信号と混合され、前記第２のＬＯ信号は、前記第２の信号経路の信号と混合され、
前記第１および第２の信号経路が、それぞれ前記アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの第１および第２の平衡ノードと結合される場合に、前記第１のＬＯ信号の位相を、前記第２のＬＯ信号の位相からπラジアンぶんだけ異なるように調整することと
を備える方法。
【請求項２】
前記第１および第２の信号経路の各々が、それぞれ、前記アンテナアレイの不平衡アンテナエレメントに結合される場合に、複数の第１の信号経路の第１のＬＯ信号の各々の位相を、複数の第２の信号経路の第２のＬＯ信号の各々の位相から独立して調整することと、なお、第１のＬＯ信号の各々は、対応する第１の利得経路の信号と混合され、第２のＬＯ信号の各々は、対応する第２の利得経路の信号と混合され、
前記複数の第１および第２の信号経路が、前記アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの平衡ノードに結合される場合に、第１のＬＯ信号の各々の位相を、対応する第２のＬＯ信号の位相からπラジアンぶんだけ異なるように調整することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンテナアレイを通して、前記複数の信号経路の各々によって生成された信号を送信することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
送信機ビームフォーミングアプリケーションにおける前記アンテナアレイの出力を最大化するために、前記信号経路の各々のＬＯ信号の位相を共にプログラミングすることをさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記信号経路を使用して前記アンテナアレイの各アンテナエレメントから信号を受信することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
結合器を使用して前記信号経路の出力を結合することと、
受信機ビームフォーミングアプリケーションにおける結合器の出力を最大化するために、前記信号経路の各々のＬＯ信号の位相を共にプログラミングすることと
をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
アンテナアレイとインターフェースするためのアクティブエレメントを備える装置であって、前記アクティブエレメントは：
第１の信号経路の信号と混合されるように構成され、且つ、調整可能な位相を有する第１のＬＯ信号を生成するように構成された、前記第１の信号経路用のＬＯジェネレータと、
第２の信号経路の信号と混合されるように構成され、且つ、調整可能な位相を有する第２のＬＯ信号を生成するように構成された前記第２の信号経路用のＬＯジェネレータと、
を備え、
前記第１のＬＯ信号の位相は、前記第１および第２の信号経路が、それぞれ、前記アンテナアレイの第１および第２の不平衡アンテナエレメントに結合される場合に、前記第２のＬＯ信号の位相から独立して調整されるように構成され、前記第１および第２の信号経路が、それぞれ、前記アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの第１および第２の平衡ノードに結合される場合に、前記第１のＬＯ信号の位相は、前記第２のＬＯ信号の位相からπラジアンぶんだけ異なるようにさらに構成される、装置。
【請求項８】
前記アクティブエレメントは、第１および第２の信号経路のさらなる対をさらに備え、前記第１の信号経路の各々のＬＯ信号の位相は、前記第１および第２の信号経路が、各々、前記アンテナアレイの不平衡アンテナエレメントに結合される場合に、前記対応する第２の信号経路の各々のＬＯ信号の位相から独立して調整されるように構成され、前記第１の信号経路の各々のＬＯ信号の位相は、前記第１および第２の信号経路が、前記アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの平衡ノードに結合される場合に、前記対応する第２の信号経路の各々の位相からπラジアンぶんだけ異なるようにさらに構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
受信機ビームフォーミングアプリケーションにおける結合器出力を最大化するために、前記信号経路の各々のＬＯ信号の位相を共にプログラムするように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記アクティブエレメントは、集積回路（ＩＣ）上に配置され、さらに、前記集積回路に電気的に結合された前記アンテナアレイを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の信号経路の信号は、前記第１の信号経路の利得エレメントの出力を備える前記第１のＬＯ信号と混合されるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
送信機ビームフォーミングアプリケーションにおける前記アンテナアレイの出力を最大化するために、前記信号経路の各々の前記ＬＯ信号の位相を共にプログラムするように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記アクティブエレメントは、集積回路（ＩＣ）上に配置され、さらに、前記集積回路に電気的に結合された前記アンテナアレイを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
アンテナアレイとインターフェースするためのアクティブエレメントを備える装置であって、前記アクティブエレメントは：
前記複数の信号経路に結合された平衡または不平衡アンテナエレメントのどちらにも適応するために、複数の第１および第２の信号経路の各々のＬＯ信号の位相を調整する手段を備える、装置。
【請求項１５】
コンピュータに対して、複数の信号経路の位相がアンテナアレイとインターフェースされるようにプログラムするコードを記憶するコンピュータプログラムプロダクトであって、前記コードは：
第１および第２の信号経路が、それぞれ、前記アンテナアレイの第１および第２の不平衡アンテナエレメントに結合された場合に、コンピュータに対して、前記第２の信号経路の第２のＬＯ信号の位相から独立して、前記第１の信号経路の第１のＬＯ信号の位相をプログラムさせるためのコードと、なお、前記第１の局所発振器（ＬＯ）信号は、前記第１の信号経路の信号と混合されており、前記第２の局所発振器（ＬＯ）信号は、前記第２の信号経路の信号と混合されており、
前記第１および第２の信号経路が、それぞれ、前記アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの第１および第２の平衡ノードに結合された場合に、コンピュータに対して、前記第１のＬＯ信号の位相が、前記第２のＬＯ信号位相からπラジアンぶんだけ異なるようにプログラムさせるためのコードと
を備える、コンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナアレイを使用するシステムの設計に関し、さらに詳細には、アンテナアレイとトランシーバとの間のインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナアレイは、レーダシステムに加えて、例えば、無線周波数（ＲＦ）およびミリメータ波周波数での通信システムに応用される。アレイにおいて提供される複数のアンテナエレメントは、通信リンク損失を補償するため、且つ、マルチパス伝播の影響を緩和するために使用される。典型的に、アンテナアレイは、アンテナアレイを通して送受信される信号を処理するためのアクティブエレメントを含むデバイス、例えば、無線トランシーバ集積回路（ＩＣ）、に結合される。
【０００３】
アンテナアレイとアクティブエレメントとの間の物理インターフェースは、アレイ内のアンテナエレメントのタイプに基づいて構成されうる。例えば、ダイポールアンテナエレメントは、典型的に、２つの差動端子（differential terminal）を含む平衡構造（balanced structure）である。他方、パッチアンテナは、グランドプレーンを基準とする１つの端子しか含まない不平衡構造（unbalanced structure）である。
【０００４】
アンテナエレメントをアクティブエレメントに適切に接続するために、平衡／不平衡変換または不平衡／平衡変換を実行するバラン（balun）が要求されうる。このバランは、通常、アクティブエレメントとのインターフェースの前にアンテナフィードに設置されるか、あるいは、アクティブエレメントとして直接に実現されるかでありうる。バランは、一般的に、システムに望まれない挿入損をもたらす。さらに、アクティブエレメントとして実現されるバランは、かなりの電力を消費し、その帯域幅は、アクティブデバイスのカットオフ周波数によって制限される。
【０００５】
さらなる挿入損、または、かなりのエリアの要求なく、アンテナアレイと、平衡または不平衡アンテナ構造のどちらにも容易に適応することができるアクティブエレメントとをインターフェースするための技術を提供することが望まれるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、アンテナアレイを通して受信される信号を処理するための受信機の先行技術による実装（implementation）を示す。
【図２】図２は、通信システムにおける、不平衡アンテナエレメントを有するアンテナアレイと無線トランシーバとの間の先行技術によるインターフェースを示す。
【図３】図３は、通信システムにおける、平衡アンテナエレメントを有するアンテナアレイと無線トランシーバとの間の先行技術によるインターフェースを示す。
【図４】図４は、通信システムのための受信機における、複数の不平衡アンテナエレメントとアクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、受信機における、複数の平衡アンテナエレメントとアクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、受信機における、アンテナアレイとアクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示し、このアンテナアレイは、少なくとも１つの不平衡アンテナと少なくとも１つの平衡アンテナを含む。
【図５】図５は、通信システムのための送信機における、複数の不平衡アンテナエレメントと、アクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、通信システムのための送信機における、複数の不平衡アンテナエレメントと、アクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【図６】図６は、本開示に従って、方法の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
添付の図面に関して下に示される、発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのものであり、本発明を実施することができる唯一の例示的な実施形態を示すことを意図しない。本記述全体を通して使用される「例示的な（exemplary）」という用語は、「実例、事例、例証としての役割を果たすこと」を意味し、他の例示的な実施形態よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈される必要はない。発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を提供するという目的のために、特定の詳細を含む。本発明の例示的な実施形態が、これらの特定の詳細なしに実施されうることは、当業者には明確になるであろう。いくつかの例において、本明細書に示される例示的な実施形態の新規性を不明確にしないために、周知の構造およびデバイスは、ブロック図の形で示される。
【０００８】
図１は、アンテナアレイ１１０を通して受信された信号を処理する受信機１００の先行技術による実現を示す。図１において、アンテナアレイ１１０の出力信号は、信号調整ブロック１２０に結合される。信号調整ブロック１２０は、アンテナアレイ１１０からの信号に対して、フィルタイリングおよび増幅のような機能を行いうる。信号調整ブロック１２０の出力信号は、例えば、調整信号の周波数ダウンコンバートなど、周波数変換を行いうる周波数変換ブロック１３０に結合される。続いて、周波数変換の出力信号は、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１４０でデジタル化され、さらに、プロセッサ１５０によって処理される。
【０００９】
当業者は、受信機１００のアーキテクチャが、例えば、無線周波数（ＲＦ）通信、ミリメータ波通信、および／または、レーダのような様々なアプリケーション向けに設計された受信機に採用されうることを認識するであろう。
【００１０】
図１が、本開示の技術が適用されうる先行技術のシステムの例を示すこと、および、本開示の範囲を何らかの形で制限することを企図していないことに注意されたい。本明細書に開示される技術は、図１に描写される機能ブロックを省くシステムおよび／またはそれらを増やすシステムに適用されうる。例えば、いくつかの実現では、ＡＤＣ １４０が省かれ、プロセッサ１５０によって行われる処理は、アナログドメインで直接行われうる。
【００１１】
図２は、通信システム２００における、不平衡アンテナエレメントを有するアンテナアレイと、無線トランシーバ２９１との間の先行技術によるインターフェースを示す。
【００１２】
図２において、アンテナアレイは、複数（Ｎ個）の不平衡アンテナエレメント２０１.１〜２０１.Ｎを含む。不平衡アンテナエレメントの各々は、そのアンテナエレメントの入力としても出力としても機能する片端接地の端子を有する。不平衡アンテナエレメントのタイプの例は、パッチアンテナである。当業者は、システム２００において、示される全てのエレメントに共通であるグランドプレーン（図示されない）が存在することを認識するであろう。不平衡アンテナエレメントの単一の端子は、そのようなグランドプレーンを指しうる。
【００１３】
アンテナエレメント２０１.１〜２０１.Ｎは、対応するバランエレメント２１０.１〜２１０.Ｎの「Ａ」端子に結合される。バランエレメントは、「Ａ」端子における不平衡信号から、「＋」と「−」端子における一組の平衡信号への不平衡／平衡変換、すなわち、片端接地からの差動への変換を行う。バランの「Ａ」端子における不平衡信号と、コモンモードプレーンとの差が、バランの「＋」端子と、「−」端子とにおける信号間の差として維持されるように変換が行われる。バランの「Ｂ」端子は、例えば、コモンモード電圧に、または、直接的にグランドプレーン（例えば、ゼロコモンモード電圧）に結合されうる。
【００１４】
バランから発生する各信号は、さらに、利得エレメント２２１.ｎまたは２２２.ｎに結合される。ここにおいて、ｎは、任意のインデックス１〜Ｎである。バランの「＋」端子からの信号は、対応する利得エレメント２２１.１〜２２１.Ｎに結合され、バランの「−」端子からの信号は、対応する利得エレメント２２２.１〜２２２.Ｎに結合される。利得エレメントは、例えば、もたらされる追加ノイズを最小限にしつつ信号を増幅するように設計された低ノイズ増幅器でありうる。利得エレメントは、例えば、増幅の前または後に入力信号をさらにフィルタリングすることなど、明示的に記載または記述されていない追加機能も実現することができ、その機能は当業者には明らかになるであろう。
【００１５】
利得エレメントから発生する各信号はさらに、利得エレメント２２１.１〜２２１.Ｎからの出力信号が対応するミキサエレメント２３１.１〜２３１.Ｎに結合され、利得エレメント２２２.１〜２２２.Ｎからの信号が対応するミキサエレメント２３２.１〜２３２.Ｎに結合された状態で、ミキサエレメント２３１.ｎまたは２３２.ｎに結合される。ミキサエレメントは、さらなる処理のために、例えば、周波数ダウンコンバートなどの周波数変換を利得エレメントの出力に対して行って、ミリメータ波長または無線周波数（ＲＦ）信号を中間周波数（ＩＦ）またはベースバンド周波数に変換する。各ミキサでの周波数変換は、ミキサ２３１.１〜２３１.Ｎおよび２３２.１〜２３２.Ｎへの入力信号が、局部発振器（ＬＯ）ジェネレータ２４１.１〜２４１.Ｎによって生成された対応ＬＯ信号と混合されるように、対応するＬＯ信号と混合することによって達成される。ミキサ２３１.１〜２３１.Ｎおよび２３２.１〜２３２.Ｎの出力は、結合器２５０によって結合される。
【００１６】
当業者は、「ビームフォーミング」として知られている先行技術において、結合器２５０においてミキサ出力を最適に結合するために、ＬＯジェネレータ２４１.１〜２４１.Ｎによって生成されるＬＯ信号の位相Φ１〜ΦＮが個々に調整されることを認識するであろう。例えば、アンテナエレメント２０１.１に対応する信号は、第１の位相Φ１を有するＬＯ信号が乗じられ、アンテナエレメント２０１.２から抽出される信号は、第２の位相Φ２を有するＬＯ信号と混合され、Φ１およびΦ２が、例えば、２つのアンテナエレメントによって受信される信号間の位相差を説明する（account for）差を有する。任意の複数（Ｎ個）のアンテナエレメントへのビームフォーミングの一般化は、当業者には周知であるため、本明細書ではさらに詳細に記述されないであろう。
【００１７】
１つの実現において、ＲＦトランシーバ２９１において提供されるエレメントは、「アクティブ」エレメントと表され、ＲＦトランシーバ２９１は、例えば、集積回路（ＩＣ）でありうる。図２において、バランエレメント２１０.１〜２１０.Ｎは、アンテナエレメントおよびアクティブエレメントとは別に提供される受動エレメントとして示される。あるいは、バランエレメント２１０.１〜２１０.Ｎは、さらに、ＩＣに提供されるアクティブエレメントでありうる。
【００１８】
図３は、通信システム３００における、平衡アンテナエレメントを有するアンテナアレイと無線トランシーバ３９１との間の先行技術によるインターフェースを示す。
【００１９】
図３において、アンテナアレイは、複数（Ｎ個）の平衡アンテナエレメント３０１.１〜３０１.Ｎを含む。平衡アンテナエレメントの各々は、「ａ」および「ｂ」とラベル付けされた２つの差動端子を有し、アンテナエレメントの信号の入力および出力は、この差動端子における信号間の差として提供される。平衡アンテナエレメントタイプの例は、ダイポールアンテナである。
【００２０】
図３において、平衡アンテナエレメント３０１.１〜３０１.Ｎの「ａ」端子は、対応するバランエレメント３１０.１〜３１０.Ｎの「＋」端子に結合され、「ｂ」端子は、それらのバランエレメントの「−」端子に結合される。各バランエレメントは、その「＋」端子と「−」端子との間の差を、その「Ａ」端子において利用可能となる平衡信号に変換する。ここにおいて、不平衡コモンモード信号は、例えば、Ｂ端子におけるグランドプレーンを基準としうる。この方法において、バランエレメントは、平衡／不平衡変換、すなわち、差動／片端接地変換を行う。
【００２１】
バランエレメント３１０.１〜３１０.Ｎの「Ａ」端子から発生する不平衡信号は、さらに、対応する利得エレメント３２０.１〜３２０.Ｎに結合され、次に、対応するミキサエレメント３３０.１〜３３０.Ｎが続く。ミキサエレメント３３０.１〜３３０.Ｎは、ＬＯジェネレータ３４０.１〜３４０.Ｎによって生成される対応ＬＯ信号との混合を行う。ミキサ３３０.１〜３３０.Ｎの出力は、結合器３５０によって結合される。
【００２２】
システム３００を使用するビームフォーミングの実現において、結合器３５０においてミキサ出力を最適に結合するために、ＬＯ信号の位相Φ１〜ΦＮが個々に調整されることは認識されるであろう。
【００２３】
アンテナエレメントとアクティブエレメントとの間、すなわち、示されるバランエレメント２１０.１〜２１０.Ｎまたは３１０.１〜３１０.Ｎを通る接続性が、アンテナアレイの特定のアンテナエレメントが不平衡であるか平衡であるかに依存することは、図２および３についての上の記述から認識されるであろう。このように、１つのタイプのアンテナエレメントをサポートするように設計された無線トランシーバのアーキテクチャは、異なるタイプのアンテナエレメントをサポートするのに十分に柔軟でない可能性がある。さらに、当業者は、示されるバランエレメントを実装することが、好ましくないことに、システムに損失をもたらすこと、および、バランエレメントを、無線トランシーバ２９１または３９１においてアクティブエレメントとして実現することが、ＩＣにおけるかなりのダイエリア（die area）をさらに消費しうることを認識するであろう。アンテナエレメントをアクティブエレメントと、平衡または不平衡アンテナエレメントのいずれにも適応できる容易に構成可能な方法でインターフェースするための技術を提供することが望まれるであろう。そのような技術を使用して、挿入損および消費されるダイエリアを最小化することがさらに望まれるであろう。
【００２４】
図４は、通信システムのための受信機４００における、複数の不平衡アンテナエレメントとアクティブエレメント４９１との間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【００２５】
図４において、不平衡アンテナエレメント２０１.１〜２０１.Ｎは、アクティブエレメント４９１のセットに結合される。受信機４００のアクティブエレメント４９１は、利得エレメント４２０.１〜４２０.Ｎを含み、利得エレメントの出力をＬＯジェネレータ４４０.１〜４４０.Ｎによって生成される対応ＬＯ信号と混合する対応ミキサエレメント４３０.１〜４３０.Ｎが次に続く。ミキサ４３０.１〜４３０.Ｎの出力は、結合器４５０によって結合される。利得エレメント４２０.ｎ、ミキサエレメント４３０ｎ、ＬＯジェネレータ４４０ｎという組み合わせの各々は、信号経路４０５.ｎを作り、受信機４００は、Ｎ個の異なる信号経路４０５.１〜４０５.Ｎを含む
図４において、ＬＯジェネレータ４４０.１〜４４０.Ｎによって生成される各ＬＯ信号の位相Φｎは、別のＬＯ信号の位相から独立して調整されうる。例示的な実施形態において、各ＬＯ信号の位相Φｎは、対応するＬＯジェネレータにデジタルでプログラミングされうる。例えば、ＬＯジェネレータ４４０.１〜４４０.Ｎの各々は、生成されるべきＬＯ信号の位相を指定するレジスタ（図示されない）が提供されうる。例示的な実施形態において、位相は、２πラジアンのフルサイクルに完全に広がる５ビットを用いて、デジタルで指定されうる。
【００２６】
図４Ａは、受信機４００Ａにおける、複数の平衡アンテナエレメントとアクティブエレメント４９１との間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。アクティブエレメント４９１は、図４に示される受信機４００で使用される同一のアクティブエレメント４９１に対応し、以下にさらに記述されるように、異なる値がＬＯ位相Φ１〜ΦＮに提供されうる。
【００２７】
図４Ａにおいて、平衡アンテナエレメント３０１.１〜３０１.（Ｎ／２）は、アクティブエレメントに結合される。各平衡アンテナエレメントの「ａ」および「ｂ」端子の各々は、信号経路４０５.１〜４０５.Ｎのうちの対応する１つに結合され、図示されるように、単一の平衡アンテナの２つの端子が、２つの信号経路に結合されうる。さらに、単一の平衡アンテナに対応する２つの信号経路について、ＬＯ位相は、正確にπラジアンぶんだけ異なるように調整される。これにより、単一の平衡アンテナに対応する２つの信号経路の出力間で位相反転が効果的にもたらされることを当業者は認識するであろう。このように、ＬＯジェネレータ４４０.１〜４４０.Ｎの位相Φ１〜ΦＮ／２を適切に調整することによって、アクティブエレメント４９１の同じセットは、ハードウェアを変更することなく、さらに、バランを必要とすることなく、不平衡または平衡アンテナエレメントのどちらにも適応するように構成されうる。これは、起こりうる損失と、バランの使用と関連付けられたエリアのトレードオフとを有利に回避する。
【００２８】
本開示の技術が、特に、ミリメータ波ベースの通信システムでの使用に適合しうることは認識されるであろう。そのようなシステムにおいて、典型的な通信チャネルの帯域幅がＧＨｚのオーダであるため、信号経路のアクティブエレメントは、ＧＨｚのオーダの信号帯域幅に適応するように前もって設計されうる。受動バランが一般的に制限された帯域幅を有することから、受動バランのような先行技術を使用してそのような帯域幅に適応させることは、好ましくないことに、過大なエリアおよび／またはコストを消費し、エリアおよびコストという犠牲を払って、複数のセクションのプロビジョニングを要求しうる。
【００２９】
本開示の技術のさらなる利点は、システム全体が良い広帯域のコモンモード阻止特性（rejection characteristics）を示すように、信号経路のアクティブエレメント（例えば、利得エレメントまたはミキサエレメント）が互いによく整合するように構成可能なことである。
【００３０】
本開示のさらなる例示的な実施形態において、上に記述されたアーキテクチャの柔軟性は、不平衡および平衡アンテナエレメントの両方に同時に適応することができるシステムの設計を可能にする。図４Ｂは、受信機４００Ｂにおける、アンテナアレイとアクティブエレメントとの間のインターフェースの例示的な実施形態を示し、このアンテナアレイは、少なくとも１つの不平衡アンテナと少なくとも１つの平衡アンテナとを含む。
【００３１】
図４Ｂにおいて、不平衡アンテナエレメント２０１.１および２０１.２は、それぞれ、信号経路４０５.１および４０５.２に結合される。ＬＯジェネレータ４４０.１および４４０.２の位相Φ１およびΦ２は、本開示の原理に従って、不平衡アンテナエレメントに適応するように別々に調整されうる。さらに、平衡アンテナエレメント３０１.Ｍの端子「ａ」および「ｂ」は、それぞれ、信号経路４０５.（Ｎ−１）および４０５.Ｎに結合される。図４Ｂに示されるように、ＬＯジェネレータ４４０.（Ｎ−１）および４４０.Ｎの位相は、１つの自由度でΦＭを変更するように、且つ、互いにπラジアンぶんだけ異なるように調整される。
【００３２】
本開示の例示的な実施形態は、受信機におけるアンテナアレイからの信号の処理に関して記述されているが、本明細書の技術が、送信機とアンテナアレイとの間のインターフェースに対しても容易に適用されうることは認識されるであろう。例えば、ＴＸ信号経路のベースバンド信号をアップコンバートするために使用されるＬＯ信号の位相も調整可能に作られ、不平衡および／または平衡アンテナエレメントは、アップコンバートに使用されるＬＯ信号の位相を適切に選択することによって、適応されうる。
【００３３】
図５および５Ａは、通信システムのための送信機における、複数のアンテナエレメントとアクティブエレメント５９１との間のインターフェースの例示的な実施形態を示す。
【００３４】
図５において、不平衡アンテナエレメント２０１.１〜２０１.Ｎは、アクティブエレメント５９１のセットに結合される。アクティブエレメント５９１は、対応する複数のミキサ５３０.１〜５３０.Ｎに結合された複数のベースバンド信号５５０.１〜５５０.Ｎを生成するためのプロセッサ５５０を含む。ミキサ５３０.１〜５３０.Ｎは、ＬＯジェネレータ５４０.１〜５４０.Ｎによって生成される対応ＬＯ信号と混合することによって、ベースバンド信号のアップコンバートを行う。本明細書で前述されたように、ＬＯ信号は、対応する位相オフセットΦ１〜ΦＮを用いて調整可能である。ミキサの出力は、対応する利得エレメント５２０.１〜５２０.Ｎに結合され、それは、複数のアンテナエレメント２０１.１〜２０１.Ｎと結合する前にミキサ出力の増幅を行いうる。
【００３５】
図５Ａにおいて、平衡アンテナエレメント３０１.１〜３０１.Ｎは、アクティブエレメント５９１のセットに結合される。アクティブエレメント５９１は、図５に示されるそれらと同一である。出力利得エレメント５２０.１〜５２０.Ｎは、平衡アンテナエレメント３０１.１〜３０１.（Ｎ／２）の差動端子ａおよびｂに結合される。図４Ａの受信機アーキテクチャに関して前述されたように、同一の平衡アンテナエレメント３０１.ｎに提供される信号経路内の２つのＬＯ信号の位相は、１つの自由度でΦＭを変更するように、且つ、互いにπラジアンぶんだけ異なるように調整されうる。
【００３６】
当業者は、アクティブエレメント５９１が、受信に関して図４Ｂで記述されるように、アンテナアレイ上を通る送信のために、平衡および不平衡アンテナエレメントの混合セットに適応するようにも構成されうることを認識するであろう。代替の例示的な実施形態（図示されない）において、アクティブエレメントの単一のセットが、例えば、送受切換器、または、当業者に知られている別の手段を使用することによって、送信信号経路および受信信号経路の両方を複数のアンテナエレメントに同時に適応しうることは、さらに認識されるであろう。そのような代替の例示的な実施形態は、本開示の範囲内であることが企図される。
【００３７】
図６は、本開示に従って、方法６００の例示的な実施形態を示す。方法は、例示目的のためだけに示されており、本開示の範囲を、記述されるいずれかの特定の方法に制限することを意図しないことに注意されたい。示される方法は、複数の信号経路をアンテナアレイとインターフェースするためのものである。
【００３８】
ブロック６１０において、第１の信号経路の第１のＬＯ信号の位相は、第１および第２の信号経路が、それぞれ、アンテナアレイの第１および第２の不平衡アンテナエレメントに結合される場合に、第２の信号経路の第２のＬＯ信号の位相から独立して調整される。なお、第１の局所発振器（ＬＯ）信号は、第１の信号経路の信号と混合され、第２の局所発振器（ＬＯ）信号は、第２の信号経路の信号と混合される。
【００３９】
ブロック６２０において、第１および第２の信号経路が、アンテナアレイの平衡アンテナエレメントの第１および第２の平衡ノードに、それぞれ結合される場合に、第１のＬＯ信号の位相が、第２のＬＯ信号の位相とπラジアンぶんだけ異なるように調整される。
【００４０】
本明細書と特許請求の範囲において、エレメントが、別のエレメントに「接続されている（connected to）」または「結合されている（coupled to）」と称される場合、それは、別のエレメントに直接接続または結合されうるか、あるいは、仲介エレメントが存在しうると理解されるであろう。対照的に、エレメントが、別のエレメントに「直接接続されている（directly connected to）」または「直接結合されている（directly coupled to）」と称される場合、いかなる仲介エレメントも存在しない。
【００４１】
当業者は、情報と信号が、任意の多様で異なるテクノロジと技術を用いて表されることを理解するであろう。例えば、上記全体を通して参照されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光電場または光粒子、または、それらのあらゆる組み合わせによって表されうる。
【００４２】
当業者はさらに、本明細書に開示された例示的な実施形態と関連して記述されている様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、アルゴリズムステップが電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実現されうることを認識するであろう。このハードウェアとソフトウェアとの互換性を明確に示すために、様々な実例となるコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、ステップが、それらの機能性という観点から一般的に上に記述されている。そのような機能性がハードウェアとして実現されるか、ソフトウェアとして実現されるかは、特定のアプリケーションとシステム全体に課された設計制約とに依存する。当業者は、特定アプリケーションの各々に対して様々な方法で上記機能性を実現することができるが、このような実現の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲からの逸脱の原因になるとして解釈されるべきではない。
【００４３】
本明細書に開示された例示的な実施形態と関連して記述される様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路は、汎用のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいは、本明細書に記述された機能を行うように設計されたこれらの任意の組み合わせと共に実現または実行されうる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでありうるが、代替で、そのプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンでありうる。プロセッサは、例えば、ＤＳＰとマクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに結合した１または複数のマイクロプロセッサ、その他の上記構成の組み合わせといった計算デバイスの組み合わせとしても実現されうる。
【００４４】
本明細書に開示された例示的な実施形態に関して示される方法またはアルゴリズムのステップは、直接的にハードウェアに、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに、またはそれら二つの組み合わせに組み込まれうる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または、当技術分野において周知の記憶媒体の他の形態に存在しうる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替において、記憶媒体はプロセッサに一体化されうる。プロセッサと記憶媒体とはＡＳＩＣに存在しうる。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在しうる。代替において、プロセッサと記憶媒体は、個別コンポーネントとして、ユーザ端末に存在しうる。
【００４５】
１または複数の例示的な実施形態において、記述される機能性は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらのあらゆる組み合わせに実現されうる。ソフトウェアに実現された場合、その機能はコンピュータ可読媒体上の１または複数の命令またはコードとして記憶または送信される。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある箇所から別の箇所へのコンピュータプログラム移送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体はコンピュータによりアクセスされることができる任意の利用可能な媒体である。それに制限されない例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、もしくはコンピュータによってアクセスされることができ、命令やデータ構造形で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用される任意の別媒体を備えうる。また、任意の接続は適切にコンピュータ可読媒体と呼ばれる。例えば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、マイクロ波などの無線テクノロジを使用してウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースからソフトウェアが送信されると、その同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、ＤＳＬ、または赤外線、無線、マイクロ派などの無線テクノロジは媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋ）とディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用される際、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスクを含む。ディスク（ｄｉｓｋ）は通常磁気作用によってデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーで光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００４６】
開示された例示的な実施形態の以上の記述は、当業者が本発明を実施および使用することを可能にするために提供される。これらの例示的な実施形態に対する様々な変更は当業者には容易に明らかであり、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の精神または範囲を逸脱することなく他の例示的な実施形態に適用可能である。このように、本発明は本明細書に記載の例示的な実施形態に制限されるものではなく、本明細書で開示される原理および新規な特徴と合致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【図１】
2013501428.tif 000003
【図２】
2013501428.tif 000004
【図３】
2013501428.tif 000005
【図４】
2013501428.tif 000006
【図４Ａ】
2013501428.tif 000007
【図４Ｂ】
2013501428.tif 000008
【図５】
2013501428.tif 000009
【図５Ａ】
2013501428.tif 000010
【図６】
2013501428.tif 000011
【国際調査報告】
2013501428.tif 000012
2013501428.tif 000013