(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターリーブ偏波マルチビームアンテナであって、
少なくとも１つの二重偏波アンテナ素子であって、＋４５度偏波の第１のアンテナ素子および−４５度偏波の第２のアンテナ素子を含む、二重偏波アンテナ素子と、
第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスであって、前記第１のバトラーマトリクスは、前記第１のアンテナ素子が第１のターゲットビームを送信するように前記第１のアンテナ素子に接続されており、前記第１のターゲットビームは、少なくとも１つの第１のビームポートによって受信された第１の入力信号に従って前記第１のバトラーマトリクスによって生成されたものであり、各第１のターゲットビームは異なる方向に向いており、前記第２のバトラーマトリクスは、前記第２のアンテナ素子が第２のターゲットビームを送信するように前記第２のアンテナ素子に接続されており、前記第２のターゲットビームは、少なくとも１つの第２のビームポートによって受信された第２の入力信号に従って前記第２のバトラーマトリクスによって生成されたものであり、各第２のターゲットビームは異なる方向に向いており、１つの第２のターゲットビームは任意の２つの隣接する第１のターゲットビームの間に配置されている、第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスと、を含み、
前記インターリーブ偏波マルチビームアンテナは、６つの二重偏波アンテナ素子を含み、第１のターゲットビームは、３つの第１のビームポートによって受信される第１の入力信号に従って、前記第１のバトラーマトリクスによって生成されるものであり、第２のターゲットビームは、２つの第２のビームポートによって受信される第２の入力信号に従って、前記第２のバトラーマトリクスによって生成されるものである、インターリーブ偏波マルチビームアンテナ。
【請求項２】
前記第１のバトラーマトリクスは、
第１グループのブリッジ、第２グループのブリッジおよび第１グループのパワースプリッタを含み、前記第１グループのブリッジは、３つの第１の入力信号を受信するように３つの第１のビームポートに接続されており、前記第１グループのブリッジは、前記３つの第１の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ前記４つの信号を出力し、前記第２グループのブリッジは、前記第１グループのブリッジによって出力される前記４つの信号を受信するように、前記第１グループのブリッジに接続されており、前記第２グループのブリッジは、前記第１グループのブリッジによって出力される前記４つの信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ前記４つの信号を出力し、前記第２グループのブリッジは、前記第２グループのブリッジによって生成される２つの信号を、前記第２グループのブリッジに接続された前記第１グループのパワースプリッタに出力し、前記第２グループのブリッジは、前記第２グループのブリッジによって生成される他の２つの信号を、前記二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第１のアンテナ素子へ出力し、
前記第１グループのパワースプリッタは、前記第２グループのブリッジから入力される前記２つの信号の各々を２つの信号に分割し、形成された４つの信号を前記二重偏波アンテナ素子のうちの４つの第１のアンテナ素子に出力するように構成されており、それによって６つの第１のアンテナ素子が前記第１のターゲットビームを送信する、請求項１に記載のインターリーブ偏波マルチビームアンテナ。
【請求項３】
前記第１グループのブリッジは、第１のブリッジおよび第２のブリッジを含み、前記第１のブリッジは、３デシベルの９０度ブリッジであり、前記第２のブリッジは３デシベルの１８０度ブリッジであり、
前記第２グループのブリッジは、第３のブリッジおよび第４のブリッジを含み、前記第３のブリッジおよび前記第４のブリッジは共に３デシベルの１８０度ブリッジであり、
前記第１グループのパワースプリッタは、第１のパワースプリッタおよび第２のパワースプリッタを含み、前記第１のパワースプリッタおよび前記第２のパワースプリッタによって出力される分割される出力の比は３：７である、請求項２に記載のインターリーブ偏波マルチビームアンテナ。
【請求項４】
前記第２のバトラーマトリクスは、
第３グループのブリッジ、第４グループのブリッジ、第１グループの位相シフタ、第２グループのパワースプリッタおよび第２グループの位相シフタを含み、前記第３グループのブリッジは、２つの第２の入力信号を受信するように２つの第２のビームポートに接続されており、前記第３グループのブリッジは、前記２つの第２の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ前記４つの信号を出力し、前記第３グループのブリッジは、前記第３グループのブリッジによって生成される２つの信号を、前記第３グループのブリッジに接続された前記第１グループの位相シフタに出力し、前記第３グループのブリッジは、前記第３グループのブリッジによって生成される他の２つの信号を前記第３グループのブリッジに接続された前記第４グループのブリッジに出力し、
前記第４グループのブリッジは、前記第１グループの位相シフタに接続されており、前記第４グループのブリッジは、４つの信号を生成し、且つ前記４つの信号を出力するように、位相シフトを行った後に前記第１グループの位相シフタによって出力される２つの信号および前記第３グループのブリッジによって出力される前記２つの信号を受信し、前記第４グループのブリッジは、前記第４グループのブリッジによって出力される２つの信号を前記二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子に出力し、前記第４グループのブリッジは、前記第４グループのブリッジによって出力される他の２つの信号を前記第４グループのブリッジに接続された前記第２グループのパワースプリッタへ出力し、
前記第２グループのパワースプリッタは、合計で４つの信号を形成し、且つ前記４つの信号を出力するように、前記第４グループのブリッジから入力される前記２つの信号の各々を２つの信号に分割するように構成されており、前記第２グループのパワースプリッタは、前記第２グループのパワースプリッタによって出力される二つの信号を前記第２グループのパワースプリッタに接続された前記第２グループの位相シフタに出力し、前記第２グループの位相シフタは、２つの位相シフトされた信号を前記二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２アンテナ素子に出力し、前記第２グループのパワースプリッタは、前記第２グループのパワースプリッタによって出力される他の２つの信号を前記二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子に出力し、それによって６つの第２のアンテナ素子が前記第２のターゲットビームを送信する、請求項１に記載のインターリーブ偏波マルチビームアンテナ。
【請求項５】
前記第３グループのブリッジは、第５のブリッジおよび第６のブリッジを含み、前記第５のブリッジおよび前記第６のブリッジは共に３デシベルの９０度ブリッジであり、
前記第４グループのブリッジは、第７のブリッジおよび第８のブリッジを含み、前記第７のブリッジおよび前記第８のブリッジは共に３デシベルの９０度ブリッジであり、
前記第１グループの位相シフタは、第１の位相シフタおよび第２の位相シフタを含み、前記第１の位相シフタおよび前記第２の位相シフタによってシフトされる位相は共に−４５度であり、
前記第２グループのパワースプリッタは、第３のパワースプリッタおよび第４のパワースプリッタを含み、前記第３のパワースプリッタおよび前記第４のパワースプリッタによって出力される分割される出力の比は３：７であり、
前記第２グループの位相シフタは、第３の位相シフタおよび第４の位相シフタを含み、前記第３の位相シフタおよび前記第４の位相シフタによってシフトされる位相は共に−１８０度である、請求項４に記載のインターリーブ偏波マルチビームアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１２月３０日に中国特許庁に出願された中国特許出願第２０１４１０８５７２２２．５号、名称「インターリーブ偏波マルチビームアンテナ」の優先権を主張しており、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。
【０００２】
本発明は、通信技術の分野、特に、インターリーブ偏波マルチビームアンテナに関する。
【背景技術】
【０００３】
移動通信システムの継続的な改善と共に、新たな性能要求がアンテナに対して高まっている。例えば、マルチビームおよび小型化は、近代のアンテナ設計の主な要因になっている。マルチビームネットワークは、空間選択性を利用することによってマルチビームアンテナを実装するための主要な技術である。空間選択性が利用される方法は２つの面で利益をもたらすことができる。第１に、選択的な送信と受信が実行されることで、隣接セルへの干渉および隣接セルからの干渉を減らすことができる。第２に、空間多重化が複数のビームの間から形成される。
【０００４】
マルチビームアンテナシステムは、２つの部分を含む。一方の部分は、二重偏波アンテナユニットによって形成される二重偏波アレイであり、他方の部分は、バトラー（Ｂｕｔｌｅｒ）マトリクスであり、二重偏波アレイはバトラーマトリクスに接続されている。バトラーマトリクスは、完全に受動的で相互的な回路であり、回路はいくつかの方向カプラと位相シフト要素を含む。バトラーマトリクスはビームを生成するように構成されており、バトラーマトリクスによって生成されるビームは、二重偏波アレイを利用して送信される。現在では、マルチビームアンテナシステムの応用において、同一のビームが、ネットワークを形成するように、２つの偏波方向で使用され、それ故、２つの偏波は、各ビームの方向に存在している（図１を参照）。前述のマルチビームアンテナシステムは、交差偏波マルチビームアンテナシステムになる。そのような交差偏波マルチビームアンテナシステムの効果は、偏波ダイバーシティまたはビーム内部の多重化およびビーム間の多重化である。
【０００５】
図１は、４カラムの二重偏波アンテナにより形成される複数のビームを示しており、各偏波は、表１における振幅および位相を利用しており、２つの偏波は共に同じ方向に向けられている。
【０００６】
【表１】
0006530074.tif 000002
【０００７】
交差偏波マルチビームシステムは直交系であり、すなわち、各偏波のビームの最大値が到達する各方向が、基本的にヌルであるかまたは同じ偏波の別のビームのサイドローブである。交差偏波マルチビームシステムの主な問題が以下にある。第１に、一般的に、複数のビームの相対的に大きな量がそのようなシステムにおいて形成されるときに、マルチビームマトリクスのステージの数が増大し、例えば、６つのビームが形成されるときに３ステージネットワークが使用されなければならず、ネットワークステージの数が増大するとき、機械加工の困難性およびネットワークの損失が顕著に増大する。第２に、サイドローブは低減することが困難であり、２つの最も外側のビームのサイドローブのレベルはＢｕｔｌｅｒタイプのマトリクスに対して一般的により高く、それ故隣接する多重ビーム間の干渉が増大する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、インターリーブ偏波マルチビームアンテナを提供する。
【０００９】
本発明の実施形態の第１の態様は、インターリーブ偏波マルチビームアンテナであって、
少なくとも１つの二重偏波アンテナ素子であって、＋４５度偏波の第１のアンテナ素子および−４５度偏波の第２のアンテナ素子を含む二重偏波アンテナ素子と、
第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスであって、第１のバトラーマトリクスは、第１のアンテナ素子が第１のターゲットビームを送信するように、第１のアンテナ素子に接続しており、第１のターゲットビームは少なくとも１つの第１のビームポートによって受信される第１の入力信号に従って第１のバトラーマトリクスによって生成され、各第１のターゲットビームは異なる方向に向けられており、第２のバトラーマトリクスは、第２のアンテナ素子が第２のターゲットビームを送信するように、第２のアンテナ素子に接続しており、第２のターゲットビームは少なくとも１つの第２のビームポートによって受信される第２の入力信号に従って第２のバトラーマトリクスによって生成され、各第２のターゲットビームは異なる方向に向けられており、一つの第２のターゲットビームは任意の二つの隣接する第１のターゲットビームの間に配置されている、第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスと、を含むインターリーブ偏波マルチビームアンテナを提供する。
【００１０】
本発明の実施形態の第１の態様に関して、本発明の実施形態の第１の態様の第１の実装方法において、
インターリーブ偏波マルチビームアンテナは６つの二重偏波アンテナ素子を含み、第１のターゲットビームは３つの第１のビームポートによって受信される第１の入力信号に従って第１のバトラーマトリクスによって生成され、第２のターゲットビームは２つの第２のビームポートによって受信される第２の入力信号に従って第２のバトラーマトリクスによって生成される。
【００１１】
本発明の実施形態の第１の態様の第１の実装方法に関して、本発明の実施形態の第１の態様の第２の実装方法において、
第１のバトラーマトリクスは、
第１グループのブリッジ、第２グループのブリッジおよび第１グループのパワースプリッタを含み、第１グループのブリッジは３つの第１の入力信号を受信するように３つの第１のビームポートに接続されており、第１グループのブリッジは３つの第１の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力し、第２グループのブリッジは、第１グループのブリッジによって出力される４つの信号を受信するように第１グループのブリッジに接続されており、第２グループのブリッジは、第１グループのブリッジによって出力される４つの信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力し、第２グループのブリッジは、第２グループのブリッジによって生成される２つの信号を、第２グループのブリッジに接続された第１グループのパワースプリッタに出力し、第２グループのブリッジは、第２グループのブリッジによって生成される他の２つの信号を二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第１のアンテナ素子へ出力し、
第１グループのパワースプリッタは、第２グループのブリッジから入力される２つの信号の各々を２つの信号に分割し、形成された４つの信号を二重偏波アンテナ素子のうちの４つの第１のアンテナ素子に出力するように構成されており、それによって６つの第１のアンテナ素子が第１のターゲットビームを送信する。
【００１２】
本発明の実施形態の第１の態様の第２の実装方法に関して、本発明の実施形態の第１の態様の第３の実装方法において、
第１グループのブリッジは第１のブリッジおよび第２のブリッジを含み、第１のブリッジは３デシベルの９０度ブリッジであり、第２のブリッジは３デシベルの１８０度ブリッジであり、
第２グループのブリッジは第３のブリッジおよび第４のブリッジを含み、第３のブリッジおよび第４のブリッジは共に３デシベルの１８０度ブリッジであり、
第１グループのパワースプリッタは第１のパワースプリッタおよび第２のパワースプリッタを含み、第１のパワースプリッタおよび第２のパワースプリッタにより出力される分割される出力の比は３：７である。
【００１３】
本発明の実施形態の第１の態様の第１の実装方法に関して、本発明の実施形態の第１の態様の第４の実装方法において、
第２のバトラーマトリクスは、
第３グループのブリッジ、第４グループのブリッジ、第１グループの位相シフタ、第２グループのパワースプリッタおよび第２グループの位相シフタを含み、第３グループのブリッジは、２つの第２の入力信号を受信するように２つの第２のビームポートに接続されており、第３グループのブリッジは、２つの第２の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力し、第３グループのブリッジは、第３グループのブリッジによって生成された２つの信号を、第３グループのブリッジに接続された第１グループの位相シフタに出力し、第３グループのブリッジは、第３グループのブリッジによって生成された他の２つの信号を第３グループのブリッジに接続された第４グループのブリッジに出力し、
第４グループのブリッジは第１グループの位相シフタに接続され、第４グループのブリッジは、４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力するように、位相シフトを行った後に第１グループの位相シフタによって出力される２つの信号、および第３グループのブリッジによって出力される２つの信号を受信し、第４グループのブリッジは第４のグループのブリッジによって出力される２つの信号を二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子に出力し、第４グループのブリッジは第４グループのブリッジによって出力される他の２つの信号を第４グループのブリッジに接続された第２グループのパワースプリッタに出力し、
第２グループのパワースプリッタは、第４グループのブリッジから入力される２つの信号の各々を２つの信号に分割して合計で４つの信号を形成し、且つ４つの信号を出力し、第２グループのパワースプリッタは、第２グループのパワースプリッタによって出力される２つの信号を第２グループのパワースプリッタに接続された第２グループの位相シフタに出力し、第２グループの位相シフタは２つの位相シフトされた信号を二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子に出力し、第２グループのパワースプリッタは、第２グループのパワースプリッタによって出力される他の２つの信号を、二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子に出力し、それによって６つの第２のアンテナ素子が第２のターゲットビームを送信する。
【００１４】
本発明の実施形態の第１の態様の第４の実装方法に関して、本発明の実施形態の第１の態様の第５の実装方法において、
第３グループのブリッジは第５のブリッジおよび第６のブリッジを含み、第５のブリッジおよび第６のブリッジは共に３デシベルの９０度ブリッジであり、
第４グループのブリッジは第７のブリッジおよび第８のブリッジを含み、第７のブリッジおよび第８のブリッジは共に３デシベルの９０度ブリッジであり、
第１グループの位相シフタは、第１の位相シフタおよび第２の位相シフタを含み、第１の位相シフタおよび第２の位相シフタによってシフトされる位相は共に−４５度であり、
第２グループのパワースプリッタは、第３のパワースプリッタおよび第４のパワースプリッタを含み、第３のパワースプリッタおよび第４のパワースプリッタによって出力される分割される出力は３：７であり、
第２グループの位相シフタは、第３の位相シフタおよび第４の位相シフタを含み、第３の位相シフタおよび第４の位相シフタによってシフトされる位相は共に−１８０度である。
【００１５】
本発明の実施形態は、少なくとも１つの二重偏波アンテナ素子であって、＋４５度偏波の第１のアンテナ素子および−４５度偏波の第２のアンテナ素子を含む二重偏波アンテナ素子と、第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスであって、第１のバトラーマトリクスは第１のターゲットビームを生成するように第１のアンテナ素子に接続されており、第２のバトラーマトリクスは第２のターゲットビームを生成するように第２のアンテナ素子に接続されている、第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスとを含む、インターリーブ偏波マルチビームアンテナを提供する。実施形態において、第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームは交互に配置されており、任意の２つの隣接する第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームは異なる偏波特性を有しており、各第１のターゲットビームは異なる方向に向けられており、各第２のターゲットビームは異なる方向に向けられている。それ故、複雑性、損失およびバトラーマトリクスの実装コストを効果的に低減することができ、隣接する多重ビーム間の干渉を効果的に低減することができ、ネットワーク損失を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術における４カラム二重偏波アンテナによって形成される４つのビームの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるインターリーブ偏波マルチビームアンテナの一実施形態の概略構造図である。
【図３】本発明の一実施形態によるインターリーブ偏波マルチビームアンテナの第１のバトラーマトリクスの一実施形態の概略構造図である。
【図４】本発明の一実施形態による３デシベルの９０度ブリッジのブリッジ原理の概略構造図である。
【図５】本発明の一実施形態による３デシベルの１８０度ブリッジのブリッジ原理の概略構造図である。
【図６】本発明の一実施形態によるインターリーブ偏波マルチビームアンテナの第２のバトラーマトリクスの一実施形態の概略構造図である。
【図７】本発明の一実施形態によるインターリーブ偏波マルチビームアンテナによって形成される５つのビームの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、インターリーブ偏波マルチビームアンテナを提供する。インターリーブ偏波マルチビームアンテナは、大きな実装困難性、大きな挿入損失、不十分なサイドローブ品質、および従来技術における交差偏波マルチビームシステムの供給ネットワークに存在する隣接するビーム間の大きな干渉の技術的問題を効果的に改善することができる。
【００１８】
一実施形態におけるインターリーブ偏波マルチビームアンテナの具体的な構造は、図２を参照して以下で詳細に説明される。
【００１９】
インターリーブ偏波マルチビームアンテナはアンテナアレイ２０１を含み、
アンテナアレイ２０１は少なくとも１つの二重偏波アンテナ素子を含む。
【００２０】
二重偏波アンテナ素子は、＋４５度偏波の第１のアンテナ素子２０１１および−４５度偏波の第２のアンテナ素子２０１２を含む。
【００２１】
この実施形態における第１アンテナ素子２０１１および第２アンテナ素子２０１２は、±４５度で直角に配置され、空間において互いに直交し、直線的に偏波した電磁波を形成するように構成されており、図２に示すように、直線的に二重偏波したアンテナの各カラムのアンテナ素子は直線的に配列されている。二重偏波アンテナ素子の具体的な構造および実装原理については、従来技術を参照し、詳細はこの実施形態では説明しない。
【００２２】
この実施形態におけるアンテナアレイ２０１に含まれる二重偏波アンテナ素子の数はｎであり、ｎは正の整数である。すなわち、二重偏波アンテナ素子の具体的な数はこの実施形態において限定されない。
【００２３】
インターリーブ偏波マルチビームアンテナは、第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３をさらに含む。
【００２４】
第１のバトラーマトリクス２０２は、第１のアンテナ素子２０１１が第１のターゲットビームを送信するように、第１のアンテナ素子２０１１に接続されている。
【００２５】
具体的には、第１のターゲットビームは、第１のターゲットビームが第１のバトラーマトリクス２０２に接続された第１のアンテナ素子２０１１を使用して送信されるように、少なくとも１つの第１のビームポートによって受信される第１の入力信号に従って、第１のバトラーマトリクス２０２によって生成される。
【００２６】
具体的には、第２のターゲットビームは、第２のターゲットビームが第２のバトラーマトリクス２０３に接続された第２のアンテナ素子２０１２を使用して送信されるように、少なくとも１つの第２のビームポートによって受信される第２の入力信号に従って、第２のバトラーマトリクス２０３によって生成される。
【００２７】
より具体的には、１つの第２のターゲットビームは、任意の２つの隣接する第１のターゲットビームの間に配置されている。すなわち、任意の２つの隣接する第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームは異なる偏波特性を有している。
【００２８】
第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３に具体的に含まれる構成要素、並びに第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３の具体的な構成は、第１のバトラーマトリクス２０２が第１のターゲットビームを生成し、第２のバトラーマトリクス２０３が第２のターゲットビームを生成するならば、この実施形態に限定されないことに留意すべきである。
【００２９】
この実施形態において、第１のバトラーマトリクス２０２は、第１のバトラーマトリクス２０２によって生成される第１のターゲットビームが、各ビーム方向に固有の正の偏波特性のみを有するように、＋４５度偏波の第１のアンテナ要素２０１１のみに接続されている。第２バトラーマトリクス２０３は、第２のバトラーマトリクス２０３によって生成される第２のターゲットビームが、各ビーム方向に固有の負の偏波特性のみを有するように、−４５度偏波の第２のアンテナ素子２０１２のみに接続されている。さらに、各第１のターゲットビームおよび各第２のターゲットビームは交互に配置される。すなわち、任意の２つの隣接するビームは異なる偏波特性を有しており、ビームは異なる方向を有している。
【００３０】
この実施形態における第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームは、交互に配置され、それ故、この実施形態におけるインターリーブ偏波マルチビームアンテナは、複雑性、損失、およびバトラーマトリクスの実装コストを効果的に低減することができ、隣接する多重ビーム間の干渉を効果的に低減することができる。
【００３１】
第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームの具体的な数は、任意の２つの隣接するビームが異なる偏波特性を有しており、ビームが異なる方向を有しているならば、この実施形態に限定されない。
【００３２】
この実施形態において、第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３の具体的な配列方法は、第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３の両方がアンテナアレイ２０１に接続されるならば、限定されない。ターゲット領域にわたるビームは、バトラーマトリクスのネットワークステージの数を１つ減らすために、２つのバトラーマトリクスを使用することにより生成されており、その結果加工難度を大幅に低減し、且つネットワーク損失を低減する。
【００３３】
この実施形態における第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３は、平行に配置されてもよく、またはそれに応じて垂直に配置されてもよい。好ましくは、アンテナによって占有される面積が２つのバトラーマトリクスを垂直に配置することによって低減され得るという有益な効果をもたらし、その結果組立ておよびメンテナンスを容易にするように、第１のバトラーマトリクス２０２および第２のバトラーマトリクス２０３が垂直に配置される実施例が、この実施形態において使用されている。
【００３４】
第１のバトラーマトリクス２０２の具体的な構造は、図３を参照して以下で詳細に説明される。
【００３５】
図３に示す第１のバトラーマトリクス２０２の構造は、第１のバトラーマトリクス２０２が上記の条件を満足する第１のターゲットビームを生成することができるならば、第１のバトラーマトリクス２０２の具体的な構造への限定ではなく、単なる例示に過ぎないことに留意すべきである。
【００３６】
図３に示すインターリーブ偏波マルチビームアンテナは、二重偏波アンテナ素子の数が６つである実施例を用いて説明される。この実施形態における二重偏波アンテナ素子の数は、限定ではなく説明のための一例である。
【００３７】
具体的には、６つの二重偏波アンテナ素子は、＋４５度偏波の第１のアンテナ素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５およびＭ６）および−４５度偏波の第２のアンテナ素子（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５およびＮ６）を含む。すなわち、第１のアンテナ素子Ｍ１および第２のアンテナ素子Ｎ１は、±４５度に直角に配置されており、同じように続き、第１のアンテナ素子Ｍ６および第２のアンテナ素子Ｎ６は、±４５度に直角に配置されている。
【００３８】
この実施形態における第１のバトラーマトリクスは、
第１グループのブリッジ３１、第２グループのブリッジ３２および第１グループのパワースプリッタ３３を含む。
【００３９】
第１グループのブリッジ３１の一端は、第１のビームポートに接続されている。
【００４０】
第１グループのブリッジ３１は、３つの第１の入力信号を受信するように３つの第１のビームポートに接続されており、第１グループのブリッジ３１は、３つの第１の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力する。
【００４１】
第２グループのブリッジ３２は、第１グループのブリッジ３１によって出力される４つの信号を受信するように第１グループのブリッジ３１に接続され、第２グループのブリッジ３２は、第１グループのブリッジ３１によって出力される４つの信号に従って、合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力し、第２グループのブリッジ３２は、第２グループのブリッジ３２によって生成された２つの信号を、第２グループのブリッジ３２に接続された第１グループのパワースプリッタ３３に出力し、第２グループのブリッジ３２は、第２グループのブリッジ３２によって生成された他の２つの信号を、二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第１のアンテナ素子（Ｍ４およびＭ３）に出力する。
【００４２】
第１グループのパワースプリッタ３３は、６つの第１のアンテナ素子（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５およびＭ６）が第１ターゲットビームを送信するように、第２グループのブリッジ３２から入力される２つの信号の各々を２つの信号に分割し、形成された４つの信号を、二重偏波アンテナ素子のうちの４つの第１のアンテナ素子（Ｍ２、Ｍ６、Ｍ１およびＭ５）に出力するように構成されている。
【００４３】
第１のバトラーマトリクスの具体的な内部構造は、以下で詳細に説明される。
【００４４】
図３に示すように、第１の入力信号を受信するための３つの第１のビームポート（すなわち、Ａ１、Ａ２およびＡ３）がある。
【００４５】
第１のバトラーマトリクスの第１グループのブリッジ３１は、具体的には、第１のブリッジ３１１および第２のブリッジ３１２を含み、第１のブリッジ３１１は、３デシベルの９０度ブリッジであり、第２のブリッジ３１２は、３デシベルの１８０度ブリッジである。第２グループのブリッジ３２は、第３のブリッジ３２１および第４のブリッジ３２２を含み、第３のブリッジ３２１および第４のブリッジ３２２は共に、３デシベルの１８０度ブリッジである。
【００４６】
３デシベルの９０度ブリッジのブリッジ原理は、図４を参照して以下で詳細に説明される。
【００４７】
３デシベルの９０度ブリッジは、４つのポートを有するパワーハイブリッドネットワークによって形成され、２つの出力ポート４０１、４０２は、９０度の位相差を有する信号を出力する特性を有しており、直接ポートおよび結合ポートの位相は−９０°まで異なる。
【００４８】
すなわち、信号が４０３から入力されるとき、直接ポート（４０１）および結合ポート（４０２）の位相はそれぞれ−１８０°および−９０°であり、２つのポートの出力の比は１：１である。信号が４０４から入力されるとき、直接ポート（４０２）および結合ポート（４０１）の位相はそれぞれ−９０°および−１８０°であり、２つのポートの出力の比は１：１である。
【００４９】
３デシベルの１８０度ブリッジのブリッジ原理は、図５を参照して以下で詳細に説明される。
【００５０】
３デシベルの１８０度ブリッジのΣおよびΔはそれぞれ、１８０度ブリッジの和ポートおよび差ポートを示している。３ｄＢの１８０°ブリッジに対して、信号が和ポート（Σ）から入力されるとき、直接ポートおよび結合ポートの位相は一般的に両方とも−９０°であり、２つの出力ポートの位相シフト間の差は０°であり、出力ポート５０１および出力ポート５０２の出力の比は１：１である。信号が差ポート（Δ）から入力されるとき、直接ポートおよび結合ポートの位相はそれぞれ−２７０°と−９０°であり、２つの出力ポートの位相シフト間の差は−１８０°であり、出力ポート５０１および出力ポート５０２の出力の比は１：１である。
【００５１】
以下の３デシベルの９０度ブリッジおよび３デシベルの１８０度ブリッジのブリッジ原理については、図４および図５を参照することができ、詳細な説明は省略する。
【００５２】
さらに図３を参照すると、３デシベルの９０度ブリッジである第１ブリッジ３１１は、第１のビームポートＡ１および第１のビームポートＡ２から第１の入力信号を受信し、３デシベルの１８０度ブリッジである第２のブリッジ３１２の和ポートは、第１の入力信号を受信するように構成された第１のビームポートＡ３であり、第２のブリッジ３１２の差ポートは接地されている。
【００５３】
第１のブリッジ３１１の出力ポート３１１１は、第２グループのブリッジ３２における第３のブリッジ３２１の差ポートに接続されており、第１ブリッジ３１１の出力ポート３１１２は、第２グループのブリッジ３２の第４のブリッジ３２２の差ポートに接続されている。
【００５４】
第２のブリッジ３１２の出力ポート３１２１は、第２グループのブリッジ３２における第３のブリッジ３２１の和ポートに接続され、第２のブリッジ３１２の出力ポート３１２２は、第２グループのブリッジ３２における第４のブリッジ３２２の和ポートに接続されている。
【００５５】
第３のブリッジ３２１の出力ポート３２１１は、第１グループのパワースプリッタ３３における第１のパワースプリッタ３３１に接続されており、第３のブリッジ３２１の出力ポート３２１２は、第１のアンテナ素子Ｍ４に接続されている。
【００５６】
第４のブリッジ３２２の出力ポート３２２１は、第１のアンテナ素子Ｍ３に接続されており、第４ブリッジ３２２の出力ポート３２２２は、第１グループのパワースプリッタ３３における第２パワースプリッタ３３２に接続されている。
【００５７】
具体的には、第１のパワースプリッタ３３１および第２のパワースプリッタ３３２によって出力される分割された出力の比は３：７である。
【００５８】
この実施形態においてパワースプリッタによって出力される分割された出力の比は、限定ではなく、説明のためのものとして使用されている。
【００５９】
第１のパワースプリッタ３３１は、第３のブリッジ３２１によって入力される信号を２つの信号に分割し、出力信号の分割された出力の比は３：７であり、二つの出力信号を第１のアンテナ素子Ｍ２およびＭ６へそれぞれ出力するように構成されている。
【００６０】
第２のパワースプリッタ３３２は、第４のブリッジ３２２によって入力される信号を２つの信号に分割し、出力信号の分割された出力の比は３：７であり、二つの出力信号を第１のアンテナ素子Ｍ５およびＭ１にそれぞれ出力し、第１のアンテナ素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５およびＭ６が第１のターゲットビームを送信するように構成されている。
【００６１】
具体的には、第１のバトラーマトリクスの偏波ビームの振幅および位相が表２に示される。
【００６２】
【表２】
0006530074.tif 000003
【００６３】
第２のバトラーマトリクスの具体的な構造は、図６を参照して以下で詳細に説明する。
【００６４】
第２のバトラーマトリクスは具体的には、
第３グループのブリッジ６１、第４グループのブリッジ６３、第１グループの位相シフタ６２、第２グループの位相シフタおよび第２グループのパワースプリッタ６４を含む。
【００６５】
第３グループのブリッジ６１は、２つの第２の入力信号を受信するように２つの第２のビームポートに接続され、第２のビームポートは第２のアンテナ素子に接続されている。
【００６６】
第３グループのブリッジ６１は、２つの第２の入力信号に従って合計で４つの信号を生成し、且つ４つの信号を出力し、第３グループのブリッジは、第３グループのブリッジによって生成される２つの信号を、第３グループのブリッジに接続された第１グループの位相シフタ６２に出力し、第３グループのブリッジ６１は、第３グループのブリッジ６１によって生成される他の二つの信号を、第３グループのブリッジ６１に接続された第４グループのブリッジ６３に出力する。
【００６７】
第４グループのブリッジ６３は、第１グループの位相シフタ６２に接続され、第４グループのブリッジ６３は、且つ４つの信号を生成し、４つの信号を出力するために、位相シフトを実行した後の第１グループの位相シフタ６２によって出力される２つの信号および第３グループのブリッジ６１によって出力される２つの信号を受信しており、第４グループのブリッジ６３は、第４グループのブリッジ６３によって出力される２つの信号を、二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子（Ｎ４およびＮ３）に出力し、第４グループのブリッジ６３は、第４グループのブリッジ６３によって出力される他の２つの信号を、第４グループのブリッジ６３に接続された第２グループのパワースプリッタ６４に出力する。
【００６８】
第２グループのパワースプリッタ６４は、合計で４つの信号を形成し、且つ４つの信号を出力するために、第４グループのブリッジ６３から入力される２つの信号のそれぞれを２つの信号に分割し、第２グループのパワースプリッタ６４は、第２グループのパワースプリッタ６４によって出力される２つの信号を第２グループのパワースプリッタ６４に接続された第２グループの位相シフタに出力する。
【００６９】
第２グループの位相シフタは、２つの位相シフトされた信号を、二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子（Ｎ１およびＮ６）に出力し、第２グループのパワースプリッタ６４は、第２グループのパワースプリッタ６４によって出力される他の２つの信号を二重偏波アンテナ素子のうちの２つの第２のアンテナ素子（Ｎ２およびＮ５）に出力し、それによって６つの第２のアンテナ素子が第２のターゲットビームを送信する。
【００７０】
第２のバトラーマトリクスの具体的な内部構造は、以下で詳細に説明する。
【００７１】
図６に示すように、第２の入力信号を受信するための２つの第２のビームポート（すなわち、Ｂ１およびＢ２）がある。
【００７２】
第２のバトラーマトリクスの第３グループのブリッジ６１は、第５のブリッジ６１１および第６のブリッジ６１２を含み、第５のブリッジ６１１および第６のブリッジ６１２は共に、３デシベルの９０度ブリッジである。
【００７３】
第４グループのブリッジ６３は、第７のブリッジ６３１および第８のブリッジ６３２を含み、第７のブリッジ６３１および第８のブリッジ６３２は共に、３デシベルの９０度ブリッジである。
【００７４】
具体的には、第５のブリッジ６１１の入力ポートＢ１は第２のビームポートであり、すなわち、第５のブリッジ６１１は第２のビームポートＢ１により第２の入力信号を受信し、第５のブリッジ６１１の他の入力ポートが接地されている。
【００７５】
第６のブリッジ６１２の入力ポートＢ２は第２のビームポートであり、すなわち、第６のブリッジ６１２は第２のビームポートＢ２によって第２の入力信号を受信し、第６のブリッジ６１２の他の入力ポートは接地されている。
【００７６】
第５のブリッジ６１１の出力ポート６１１１は、第１グループの位相シフタ６２の第１の位相シフタ６２１に接続されており、すなわち、第１の位相シフタ６２１は第５のブリッジ６１１の出力ポート６１１１から入力される信号を受信し、位相シフトを行う。
【００７７】
この実施形態において、第１の位相シフタ６２１によってシフトされる位相は、−４５度である。
【００７８】
第１の位相シフタ６２１によりシフトされる位相が、この実施形態において−４５度であることは限定としてではなく、説明のための例示として用いられていることに留意すべきである。
【００７９】
第５のブリッジ６１１の出力ポート６１１２は、第４グループのブリッジ６３の第８のブリッジ６３２の入力ポート６３２１に接続されている。
【００８０】
第６のブリッジ６１２の出力ポート６１２１は、第４グループのブリッジ６３の第７のブリッジ６３１の入力ポート６３１１に接続されている。
【００８１】
第６のブリッジ６１２の出力ポート６１２２は、第１グループの位相シフタ６２の第２の位相シフタ６２２に接続されている。すなわち、第２の位相シフタ６２２は、第６のブリッジ６１２の出力ポート６１２２から入力された信号を受信し、位相シフトを行う。
【００８２】
この実施形態において、第２の位相シフタ６２２によってシフトされる位相は、−４５度である。
【００８３】
第２の位相シフタ６２２によりシフトされる位相が、この実施形態において−４５度であることは限定としてではなく、説明のための例示として用いられていることに留意すべきである。
【００８４】
第１の位相シフタ６２１の出力ポートは、第７のブリッジ６３１の入力ポート６３１２に接続されている。
【００８５】
第２の位相シフタ６２２の出力ポートは、第８のブリッジ６３２の入力ポート６３２２に接続されている。
【００８６】
第７のブリッジ６３１の出力ポート６３１３は、第２グループのパワースプリッタ６４における第３のパワースプリッタ６４１の入力ポートに接続されており、第７のブリッジ６３１の出力ポート６３１４は、第２のアンテナ素子Ｎ４に接続されている。
【００８７】
第８のブリッジ６３２の出力ポート６３２３は、第２のアンテナ素子Ｎ３に接続されており、第８のブリッジ６３２の出力ポート６３２４は、第２グループのパワースプリッタ６４における第４のパワースプリッタ６４２の入力ポートに接続されている。
【００８８】
第３のパワースプリッタ６４１は、第３のパワースプリッタ６４１の入力ポートによって受信され、且つ第７のブリッジ６３１の出力ポート６３１３から入力される信号を２つの信号に分割し、一方の信号を第２のアンテナ素子Ｎ２に出力し、他方の信号を第２グループの位相シフタにおける第３の位相シフタ６５１に出力するように構成されている。
【００８９】
第４のパワースプリッタ６４２は、第４のパワースプリッタ６４２の入力ポートによって受信され、且つ第８のブリッジ６３２の出力ポート６３２４から入力される信号を２つの信号に分割し、一方の信号を第２のアンテナ素子Ｎ５に出力し、他方の信号を第２グループの位相シフタにおける第４の位相シフタ６５２に出力する。
【００９０】
具体的には、第２グループのパワースプリッタ６４における第３のパワースプリッタ６４１および第４のパワースプリッタ６４２により出力される分割された出力の比は３：７である。
【００９１】
第２グループの位相シフタにおける第３の位相シフタ６５１および第４の位相シフタ６５２によりシフトされる位相は共に−１８０度である。
【００９２】
第２のアンテナ素子Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５およびＮ６が第２のターゲットビームを送信するように、第４の位相シフタ６５２は第２のアンテナ素子Ｎ１に位相シフトされた信号を出力し、第３の位相シフタ６５１は第２のアンテナ素子Ｎ６に位相シフトされた信号を出力する。
【００９３】
具体的には、第２のバトラーマトリクスの偏波ビームの振幅および位相を表３に示す。
【００９４】
【表３】
0006530074.tif 000004
【００９５】
この実施形態では第１のバトラーマトリクスおよび第２のバトラーマトリクスを使用することにより、アンテナアレイは、図７に示すビームを送信する。この実施形態におけるインターリーブ偏波マルチビームアンテナを用いることにより、複雑性、損失およびバトラーマトリクスの実装コストを効果的に低減でき、隣接する多重ビーム間の干渉を効果的に低減できることが分かる。
【００９６】
インターリーブ偏波マルチビームアンテナがこの実施形態において５つのビームを形成することは、限定としてではなく、説明のための例示として使用されている。すなわち、第１のターゲットビームおよび第２のターゲットビームが交互に配置され、任意の２つの隣接するビームが異なる方向および偏波を有するならば、インターリーブ偏波マルチビームアンテナによって具体的に形成され得るビームの数は、この実施形態において限定されない。
【００９７】
当業者であれば、本出願で提供されるいくつかの実施形態において、開示されたシステム、装置および方法が他の方法で実施され得ることを明確に理解することができる。例えば、説明した装置の実施形態は単なる例示である。例えば、ユニットの分割は単に論理的な機能分割であり、実際の実装においては他の分割であってもよい。例えば、複数のユニットまたは構成要素は、別のシステムに結合されるか、統合されてもよく、またはいくつかの特徴が無視されるか、実行されなくてもよい。さらに、示されたまたは議論された相互結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインタフェースを使用することによって実装されてもよい。装置間またはユニット間の間接的な結合または通信接続は、電子的、機械的または他の形態で実装されてもよい。
【００９８】
前述の実施形態は、本発明の技術的解法を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は前述の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者であれば、本発明の実施形態の技術的解法の精神および範囲から逸脱することなく、前述の実施形態で記載された技術的解法を変更したり、それに関するいくつかの技術的な特徴への同等の置き換えをしたりし得ることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００９９】
２０１  アンテナアレイ
２０２  第１のバトラーマトリクス
２０３  第２のバトラーマトリクス
２０１１  第１のアンテナ素子
２０１２  第２のアンテナ素子
３１  第１グループのブリッジ
３２  第２グループのブリッジ
３３  第１グループのパワースプリッタ
３１１  第１のブリッジ
３１２  第２のブリッジ
３２１  第３のブリッジ
３２２  第４のブリッジ
３３１  第１のパワースプリッタ
３３２  第２のパワースプリッタ
３１１１  出力ポート
３１１２  出力ポート
３１２１  出力ポート
３１２２  出力ポート
３２１１  出力ポート
３２１２  出力ポート
３２２１  出力ポート
３２２２  出力ポート
４０１  出力ポート
４０２  出力ポート
５０１  出力ポート
５０２  出力ポート
６１  第３グループのブリッジ
６２  第１グループの位相シフタ
６３  第４グループのブリッジ
６４  第２グループのパワースプリッタ
６１１  第５のブリッジ
６１２  第６のブリッジ
６２１  第１の位相シフタ
６２２  第２の位相シフタ
６３１  第７のブリッジ
６３２  第８のブリッジ
６４１  第３のパワースプリッタ
６４２  第４のパワースプリッタ
６５１  第３の位相シフタ
６５２  第４の位相シフタ
６１１１  出力ポート
６１１２  出力ポート
６１２１  出力ポート
６１２２  出力ポート
６３１１  入力ポート
６３１２  入力ポート
６３１３  出力ポート
６３１４  出力ポート
６３２１  入力ポート
６３２２  入力ポート
６３２３  出力ポート
６３２４  出力ポート
【図１】
0006530074.tif 000005
【図２】
0006530074.tif 000006
【図３】
0006530074.tif 000007
【図４】
0006530074.tif 000008
【図５】
0006530074.tif 000009
【図６】
0006530074.tif 000010
【図７】
0006530074.tif 000011