(57)【要約】  ある実施例では、アンテナ・アレイ（１６）の偏波制御システム（１０）は、多数の第１及び第２のアンテナ素子（１８、２０）及びビーム形成回路（１２）を有する。第１のアンテナ素子（１８）は、第２のアンテナ素子（２０）の偏波方向と異なる偏波方向を有する。ビーム形成回路は、第１及び第２のアンテナ素子と結合され、他の第１のアンテナ素子の第１のサブセットに供給される第１の信号と異なる第２の信号を、複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットに供給し、他の第２のアンテナ素子に供給される第１の信号と異なる第３の信号を、第２のアンテナ素子の第２のサブセットに供給する。
2010514371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ・アレイの偏波制御システムであって：
全体的に水平方向の偏波を有する複数のフレア・ノッチ・アンテナ素子；
全体的に垂直方向の偏波を有する複数の単極アンテナ素子；及び
複数の第１及び第２のアンテナ素子と結合されたビーム形成回路；を有し、
前記垂直方向の偏波は前記水平方向の偏波と実質的に垂直であり、前記複数の第１及び第２の素子は全体的に平面に隣接して配置され、前記第１及び第２の素子は、前記複数の第１及び第２の素子の中央領域から外縁へ漸減する所定の振幅重み付け係数を有し、
前記ビーム形成回路は：
前記複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットの振幅だけを減衰し；及び
前記複数の第２のアンテナ素子の第２のサブセットの位相をシフトする、偏波制御システム。
【請求項２】
前記振幅はオフ又はオンのいずれかである、請求項１記載の偏波制御システム。
【請求項３】
前記位相は少なくとも４５度だけ増加して変化する、請求項１記載の偏波制御システム。
【請求項４】
アンテナ・アレイの偏波制御システムであって：
第１の偏波方向を有する複数の第１のアンテナ素子；
前記第１の偏波方向と異なる第２の偏波方向を有する複数の第２のアンテナ素子；及び
前記複数の第１及び第２のアンテナ素子と結合されたビーム形成回路；を有し、
前記ビーム形成回路は：
前記他の複数の第１のアンテナ素子に供給される第１の信号と異なる第２の信号を、前記複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットに供給し；及び
前記他の複数の第２のアンテナ素子に供給される前記第１の信号と異なる第３の信号を前記複数の第２のアンテナ素子の第２のサブセットに供給する、偏波制御システム。
【請求項５】
前記第２又は第３の信号は、前記第１の信号と振幅が異なる、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項６】
前記第２又は第３の信号は、前記第１の信号と基本的に振幅だけが異なる、請求項５記載の偏波制御システム。
【請求項７】
前記第２又は第３の信号の振幅は、オフ又はオンのいずれかである、請求項５記載の偏波制御システム。
【請求項８】
前記第２又は第３の信号の振幅は、３ビットの分解能より小さく又はそれと等しく変化する、請求項５記載の偏波制御システム。
【請求項９】
前記第２又は第３の信号は、前記第１の信号と位相が異なる、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項１０】
前記第２又は第３の信号は、前記第１の信号と位相だけが異なる、請求項９記載の偏波制御システム。
【請求項１１】
前記第２又は第３の信号の位相は、少なくとも４５度だけ増加して変化する、請求項９記載の偏波制御システム。
【請求項１２】
前記第１の偏波方向は、前記第２の偏波方向と直交する、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項１３】
前記複数の第１又は第２のアンテナ素子は、単極放射体である、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項１４】
前記複数の第１又は第２のアンテナ素子は、フレア・ノッチ放射体である、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項１５】
前記複数の第１及び第２の素子は、全体的に平面に隣接して配置され、前記第１及び第２の素子は、前記複数の第１及び第２の素子の中央領域から外縁へ漸減する所定の振幅重み付け係数を有する、請求項４記載の偏波制御システム。
【請求項１６】
アンテナ・アレイのビーム偏波を調整する方法であって：
第１の偏波方向を有する複数の第１のアンテナ素子と、前記第１の偏波方向と異なる第２の偏波方向を有する複数の第２のアンテナ素子とを設ける段階；
前記複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットの振幅を調整することにより、前記複数の第１のアンテナ素子により生成される電磁波の振幅を減衰する段階；及び
前記複数の第２のアンテナ素子の第２のサブセットの前記位相シフトを調整することにより、前記複数の第１及び第２のアンテナ素子により、前記ビーム偏波を全体的に近似する電磁波を生成する段階；を有する方法。
【請求項１７】
前記複数の第１のアンテナ素子の前記第１のサブセットの位相を、比較的一定のレベルに維持する段階、を更に有する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の第２のアンテナ素子の前記第２のサブセットの振幅を、比較的一定のレベルに維持する段階、を更に有する請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の第１及び第２のアンテナ素子により、前記ビーム偏波を全体的に近似する電磁波を生成する段階は、前記複数の第１及び第２のアンテナ素子により、円偏波された電磁波を全体的に近似する電磁波を生成する段階、を有する請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の第１及び第２の素子を設ける段階は、全体的に平面的な表面に隣接して配置された複数の第１及び第２の素子を設ける段階；及び
前記複数の第１及び第２の素子の中央領域から最外領域へと前記信号の振幅を漸減する段階；を更に有する請求項１６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・アレイの偏波制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波通信は、短波周波数から赤外線に近い周波数までの範囲にわたる電磁エネルギーの送信及び受信を含む。電磁エネルギーをこれらの周波数で利用するために、多数の異なる種類のアンテナが開発されている。これらの周波数では電磁エネルギーの偏波特性が比較的強いため、電磁波のビーム偏波を制御可能なアンテナ・システムが開発されてきた。また、楕円又は円偏波を有するアンテナ・システムは、これらの強く偏波された波形に存在する幾つかの伝搬の制限を克服するために開発されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、アンテナ・アレイの偏波制御システム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある実施例では、アンテナ・アレイの偏波制御システムは、多数の第１及び第２のアンテナ素子及びビーム形成回路を有する。第１のアンテナ素子は、第２のアンテナ素子の偏波方向と異なる偏波方向を有する。ビーム形成回路は、第１及び第２のアンテナ素子と結合される。ビーム形成回路は、他の第１のアンテナ素子に供給される第１の信号と異なる第２の信号を、複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットに供給する。ビーム形成回路は、他の第２のアンテナ素子に供給される第１の信号と異なる第３の信号を、複数の第２のアンテナ素子の第２のサブセットに供給する。
【０００５】
別の実施例では、アンテナ・アレイのビーム偏波を調整する方法が提供される。当該方法は、多数の第１及び第２のアンテナ素子を設ける段階、複数の第１のアンテナ素子の第１のサブセットの振幅を調整することにより、複数の第１のアンテナ素子により生成される電磁波の振幅を減衰する段階、及び複数の第２のアンテナ素子の第２のサブセットの位相シフトを調整することにより、複数の第１及び第２のアンテナ素子により、電磁波を生成する段階、を有する。第１のアンテナ素子は、第２のアンテナ素子の偏波方向と異なる偏波方向を有する。それにより、複数の第１及び第２のアンテナ素子により生成される電磁波は、全体的にビーム偏波を近似する。
【０００６】
本開示のいくつかの実施例は、多くの技術的利点を提供し得る。ある実施例の技術的利点は、比較的安価な制御回路を用い、結果として生じる電磁波を任意のビーム偏波に操作する、アンテナ・アレイの偏波制御システムである。本開示の教示は、複数のアンテナにより生成される電磁波成分を結合することにより、マイクロ波信号の正確な制御が得られるという事実を利用している。この方法では、知られている偏波制御システムより有意に複雑性及びコストの低い制御回路が用いられてよい。  特定の利点が以上に開示されたが、種々の実施例は、開示された利点の何れも有さないか、又は一部若しくは全てを有してよいことが理解されるだろう。更に、特に記載していない他の技術的利点は、図面及びそれらに関連する詳細な説明を読むことにより当業者に直ちに明らかである。
【０００７】
種々の実施例は、図と関連した以下の詳細な記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】偏波制御システムのある実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例と共に用いられるアンテナ・アレイを示すために切り取られた、レードームの一部を収容するアンテナの斜視図である。
【図３】は、図２のアンテナ・アレイの一部を形成する、多数の水平及び垂直アンテナ素子を有する回路カードのある実施例の斜視図である。
【図４】図２のアンテナ・アレイの一部の拡大された斜視図である。
【図５Ａ】図２のアンテナ・アレイの平面図を示すブロックのアレイである。
【図５Ｂ】幾つかのブロックが減衰した信号を有する幾つかの対応するアンテナ素子を示すために塗り潰された、図２のアンテナ・アレイの平面図を示すブロックのアレイである。
【図５Ｃ】幾つかのブロックが位相シフトされた信号を有する幾つかの対応するアンテナ素子を示すために塗り潰された、図２のアンテナ・アレイの平面図を示すブロックのアレイである。
【図６】図１の実施例により生成される電磁波のビーム偏光を調整するために実行される動作シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】幾つかのアンテナ素子の大きさがアンテナ・アレイの中央領域から外縁へと漸減する別の実施例を示す、図２のアンテナ・アレイの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の例である実施例は、幾つかの実施例が示される添付の図面を参照し、以下に完全に説明される。本願明細書を通じて用いられる参照符号は、図中の同様の要素を示す。
【００１０】
図１は、本開示のある実施例による偏光制御システム１０を示す。偏光制御システム１０は、概して、信号入力線１４をアンテナ・アレイ１６に結合するビーム形成回路１２を有する。アンテナ・アレイ１６は、複数の水平アンテナ素子１８、及び複数の垂直アンテナ素子２０を有する。用語「垂直アンテナ素子」は、同じ偏波を有する多数のアンテナ素子を表してよい。用語「垂直アンテナ素子」は、同じ偏波を有する多数のアンテナ素子を表してよい。「垂直アンテナ素子」の極性は、「水平アンテナ素子」の偏波と異なる。
【００１１】
実際には、水平アンテナ素子１８は接近して動作し、水平偏波を有する電磁波の軌跡を形成する。また、垂直アンテナ素子２０は接近して動作し、垂直偏波を有する電磁波の軌跡を形成する。
【００１２】
ある実施例では、水平アンテナ素子１８と垂直アンテナ素子２０は、マイクロ波の範囲の周波数のような比較的強い偏波を有する如何なる周波数で動作してもよい。
【００１３】
この特性では、ビーム形成回路１２は、信号入力線１４から信号を受け、１又は複数の信号を各水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０へ供給し、それらのアンテナ素子から放射される電磁波が所望のビーム偏波を有するようにしてよい。つまり、ビーム形成回路１２は、各アンテナ素子１８、２０を個々に制御するよう動作し、それらのアンテナ素子から放射される電磁波の軌跡が結果として所望のビーム偏波を有する電磁波を生成するようにしてよい。
【００１４】
ビーム形成回路１２は、信号分配回路２４、複数の送信／受信モジュール２６、及び制御回路２８を有する。信号分配回路２４は、信号入力線１４からの信号を各送信／受信モジュール２６へ分配するために設けられてよい。各送信／受信モジュール２６は、水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０のそれぞれ１つ又はそれらのサブセットと結合されてよい。従って、水平アンテナ素子１８と垂直アンテナ素子２０は、信号入力線１４と、関連付けられた送信／受信モジュール２６及び信号分配回路２４を通じて結合される。ある実施例では、各送信／受信モジュール２６は、信号分配回路２４からの信号を、振幅の減衰された又は位相シフトの遅延された別の信号に変更する。制御回路２８は、及び各送信／受信モジュール２６の出力振幅及び位相シフトを制御する。このように、個々の水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０は、結果として生じる水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０から放射される電磁波のビーム偏波を操作するために、独立して変更されてよい。
【００１５】
以下に詳細に記載されるように、結果として生じる電磁波のビーム偏波の制御は、水平アンテナ素子１８のサブセットへの信号を水平アンテナ素子１８の他の偏波に対して変更することにより、及び垂直アンテナ素子２０のサブセットへの信号を垂直アンテナ素子２０の他の偏波に対して変更することにより、提供されうる。つまり、信号は、結果として生じる水平アンテナ素子１８により生成される電磁波形を比例的に変更するために、水平アンテナ素子１８の他の偏波と異なる水平アンテナ素子１８のサブセットへ供給される。結果として生じる垂直アンテナ素子２０からの電磁波は、同様の方法で比例的に制御される。
【００１６】
特定の実施例は、水平アンテナ素子１８と垂直アンテナ素子２０の個々のサブセットに対する独立した制御が、送信／受信モジュール２６により提供される所与の分解能に対して、結果として生じるアンテナ・アレイ１６により生成されるビーム偏波のより良い分解能を可能にするという利点を提供する。つまり、本願明細書に開示したアンテナ・アレイ１６の使用は、より良い分解能を有する送信／受信モジュールを備えた従来のアンテナ・アレイに匹敵するビーム偏波を達成するために、比較的低い分解能を有する送信／受信モジュール２６の使用を可能にする。
【００１７】
従来のアンテナ・アレイは、標準的に４〜６ビットの分解能を有する送信／受信モジュールを必要とする。一方で、本願明細書に従い実施される送信／受信モジュール２６は、同等のビーム偏波分解能を提供するために１〜３ビットの分解能しか必要ない。ビット分解能は、比例システムが変更し次式で表される分数勾配（fractional  gradient）の量として表される。
ビット分解能＝２（ビット数）
例えば、３ビットの分解能を有するある送信／受信モジュールは、出力された信号が有する２３又は８の比例値を有する。これらの送信／受信モジュール２６の製造コストは、それらのビット分解能に直接比例することが知られている。従って、特定の実施例は、特定のビーム偏波を有するアンテナ・アレイ１６を製造するコストが、本願明細書の教示を用いて相対的に安価になりうるという利点を有する。
【００１８】
図２は、筐体３２に実装されうるアンテナ・アレイ１６のある実施例を示す。図示したように、アンテナ・アレイ１６は、全体的に平面的に隣接した配置された多数の水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０を有する。アンテナ・アレイ１６を不利な環境的影響から保護するために、レードーム３４が設けられてよい。
【００１９】
図３は、形成された多数の水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０を有する回路カード４０を示す。図２に示したアンテナ・アレイ１６は、互いに隣り合うよう積み重ねられた多数の回路カード４０を有する。回路カード４０は、アンテナ・アレイ１６の１行を形成するよう構成された複数の水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０を有するように示されている。回路カード４０は、フレア・ノッチ放射体であってよい幾つかの水平アンテナ素子１８を有する。これらのフレア・ノッチ放射体は、回路カード４０の端部分にエッチングされる。各水平アンテナ素子１８から延びているのは、単極放射体であってよい垂直アンテナ素子２０である。回路カード４０には、スペーサ４２も含まれる。スペーサ４２は、長方形の金属部材であってよい。幾つかの電子部品４４も含まれる。電子部品４４は、信号分配回路２４、送信／受信モジュール２６、及び／又は制御回路２８を形成する。複数の回路カード４０は、図２に示したアンテナ・アレイ１６を形成するために１枚ずつ積み重ねられる。
【００２０】
図４は、図２のアンテナ・アレイ１６を形成する幾つかの回路カード４０の一部を示す。この特定の実施例では、水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０のそれぞれは、１枚ずつ交互に配置される。本実施例ではフレア・ノッチ放射体により示された各水平アンテナ素子１８は、単極放射体により示された垂直アンテナ素子２０と対にされる。このような対では、各垂直アンテナ素子２０は、対応する水平アンテナ素子１８の中央に示され、アンテナ・アレイ１６の交互配置を形成する。このような構成が本実施例で示されたが、他の構成が本願明細書の他の実施例で用いられてもよいことを理解すべきである。本実施例では、単極放射体は垂直偏波され、フレア・ノッチ放射体は水平偏波されている。従って、単極放射体の偏波の方向は、フレア・ノッチ放射体の偏波の方向と垂直であってよい。各回路基板４０を隔てることに加え、スペーサ４２は、垂直アンテナ素子２０の反射面としても機能する。
【００２１】
図示した水平アンテナ素子１８は、フレア・ノッチ放射体として一般的に表されるある種のノッチ放射体である。しかしながら、電磁エネルギーを所望の動作周波数で放射可能な如何なる種類のアンテナ素子が、本願明細書の教示に従い用いられてもよい。更に、垂直アンテナ素子２０は単極放射体だが、水平アンテナ素子１８と異なるビーム偏波角で電磁エネルギーを放射可能な如何なる適切なアンテナ素子が用いられてもよい。
【００２２】
同時に励起されると、各アンテナ素子１８、２０により生成された電界と磁界が、各電磁波形の電界及び磁界ベクトル成分の積である結果として生じる波形を形成するために、自由空間で結合する。例えば、２つの水平アンテナ素子１８が同一の信号により励起された場合、結果として生じる自由空間に放射される波形は、単一のアンテナ素子１８により生成された波形の２倍の大きさを有する同一の位相角を有する。水平アンテナ素子１８と垂直アンテナ素子２０がそれぞれ互いに同相の信号により励起された場合、結果として生じる電磁波は、約４５度の偏波角を有する。
【００２３】
ある実施例では、ビーム形成回路１２は、水平アンテナ素子１８及び／又は垂直アンテナ素子２０から放射される電磁波が所望のビーム偏波を有するように、幾つかの異なる信号を水平アンテナ素子１８及び／又は垂直アンテナ素子２０のアレイのそれぞれの変化するサブセットへ供給してよい。サブセットは、特定の種類のアンテナ素子の総数の一部である如何なる数の特定のアンテナ素子の当該種類を表してもよい。例えば、アンテナ・アレイ１６が合計６７２個の垂直アンテナ素子２０を有する場合、垂直アンテナ素子のサブセットは、１乃至６８１個の如何なる数の垂直アンテナ素子２０を有してよい。
【００２４】
図５Ａは、図２の水平１８及び垂直２０の素子のアレイの平面図を示すブロックのアレイである。各ブロックは、１つの水平１８及び垂直２０アンテナ素子を表す。この特定の実施例に示すように、アンテナ・アレイ１６は、合計で６７２個の水平アンテナ素子１８及び６７２個の垂直アンテナ素子２０を有する。説明を目的として、アンテナ・アレイ１６は、水平アンテナ素子１８がアレイから０〜１８０度の軸に沿って伝搬する電界を有する電磁波を放射するように、動径座標系に沿って配置される。垂直アンテナ素子２０も、アレイから９０〜２７０度の軸に沿って伝搬する電界を有する電磁波を放射する。このように、水平偏波を有する電磁波を生成するために、信号が水平アンテナ素子１８に印加される間、垂直アンテナ素子２０からの信号はオフに切り替えられる。垂直偏波下電磁波は、水平アンテナ素子１８をオフに切り替えることにより、及び垂直アンテナ素子２０を励起することにより、アンテナ・アレイ１０により生成されてよい。円偏波は、水平アンテナ素子と垂直アンテナ素子の両方を９０度又は２７０度の位相差で励起することにより生成される。
【００２５】
ある実施例では、電磁波は、実質的に如何なる角度の位相シフト又はアンテナ・アレイ１６によるビーム偏波を有して生成されてもよい。結果として生じる波の位相シフトの変更は、水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０のそれぞれのサブセットの振幅又は位相シフトを調整することにより達成されてよい。つまり、水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０の合計個数のサブセットは、他の水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０にそれぞれ印加されるより、異なる信号により励起されてよい。この異なる信号は、信号入力線１４からの入力信号の変更により得られてよい。異なる信号は、各送信／受信モジュール２６により生成されてよい。ある実施例では、各送信／受信モジュール２６は、振幅及び／又は位相シフトに従って変化する異なる信号を提供する。
【００２６】
別の実施例では、各送信／受信モジュール２６は、３ビットの位相シフト回路を有してよい。３ビットの位相シフト回路は、異なる信号の位相シフトを例えば４５度ずつ操作する。別の実施例では、各送信／受信モジュール２６は、１ビットの振幅制御回路を有してよい。１ビットの振幅制御回路は、異なる信号を「オフ」状態から「オン」状態へと操作する。以下に詳細に説明するように、特定の実施例では、３ビットの位相分解能と１ビットの振幅分解能のみを有する送信／受信モジュール２６を必要とする偏波制御システム１０が設けられる。
【００２７】
別の実施例では、結果として生じる電磁波の走査角は、水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０のそれぞれのサブセットの位相シフトを調整することにより達成されてよい。従って、結果として生じる電磁波の走査角は、ビーム偏波を操作するために用いられる水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０のそれぞれのサブセットの位相シフトに、適切な位相シフトを加えることにより達成されてよい。走査角は、一般的に、アンテナ・アレイ１６の電磁波のボアサイト軸からの角度オフセットとして表される。走査角の操作は、動作中にアンテナ・アレイ１６により展開されるサイド・ローブを制御してもよい。
【００２８】
図５Ｂは、図２の水平１８及び垂直２０の素子のアレイの平面図を示すブロックのアレイである。本図により提供される例では、全ての水平アンテナ素子１８は、塗り潰されたブロック１８’により示される水平アンテナ素子を除いて、「オン」状態であり、０度の位相シフトを有する。また、本例では、垂直アンテナ素子２０は、「オフ」状態であり、従って結果として生じるアンテナ・アレイ１６により生成された電磁波は、水平偏波を有する。６７２個の水平アンテナ素子１８のうち、８個の水平アンテナ素子１８’は「オフ」状態である。
【００２９】
従って、結果として生じるアンテナ・アレイにより生成された電磁波は、６６４／６７２又は０．９８８という因数により減衰される。水平アンテナ素子１８の如何なるサブセットも、結果として生じる水平アンテナ素子１８により生成された電磁波を効率的に減衰するために、同様の方法でオフに切り替えられてよい。前述の例は、水平アンテナ素子１８により生成された電磁波の比例的減衰を説明したが、垂直アンテナ素子２０により生成される電磁波も、同様の方法で比例的に減衰されてよい。
【００３０】
図５Ｃは、図２の水平１８及び垂直２０の素子のアレイの平面図を示すブロックのアレイである。本例では、全ての水平アンテナ素子１８は、塗り潰されたブロック１８’’により示される４つの水平アンテナ素子を除いて、「オン」状態であり、０度の位相シフトを有する。’しかしながら、塗り潰されたブロックは、「オン」状態であり４５度の位相シフトが適用された４つの水平アンテナ素子を示す。また、全ての垂直アンテナ素子２０は「オフ」状態である。
【００３１】
従って、結果として生じるアンテナ・アレイ１６により生成された電磁波は、約４／６７２＊４５度の位相シフトを有してよい。つまり、水平アンテナ素子１８が２つの異なる信号により励起された場合、結果として生じるアンテナ・アレイ１６により生成された電磁波は、約０．２６８度の位相シフトを有してよい。従って、結果として生じる電磁波の有効な位相シフトは、３ビットの位相シフト分解能のみを有する送信／受信モジュール２６を用いて比例的に制御されうる。前述の例は、水平アンテナ素子１８により生成された電磁波の比例的位相シフトを説明したが、垂直アンテナ素子２０の電磁波も、同様の方法で比例的に位相シフトされてよい。
【００３２】
本願開示のある態様では、各アンテナ種類の個々の素子の減衰及び位相シフトは、アンテナ・アレイ１６のビーム偏波を効率的に変更するために組み合わされてよい。アンテナ種類は、水平アンテナ素子１８又は垂直アンテナ素子２０のいずれかであってよい。ある実施例では、水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０の減衰及び位相シフトの調整は、楕円又は円偏波された電磁波がアンテナ・アレイ１６により生成されるように、適用されてよい。
【００３３】
図６は、水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０のそれぞれのサブセットの減衰又は位相シフトを調整するために実行されてよい動作シーケンスを示す。
【００３４】
動作１００で、振幅を減少させ所望のビーム偏波を生成する必要のある特定のアンテナ素子の種類が選択される。特定のアンテナ種類は、水平アンテナ素子又は垂直アンテナ素子のいずれかであってよい。選択された素子の種類は、多数の因子に基づき選択されてよい。ある実施例では、特定の素子の種類の振幅は、当該素子から結果として生じる円偏波された波が波形が完全に回転する間中、適切に対称性を提供するように、減衰のために選択されてよい。
【００３５】
次に、動作１０２で、選択された素子の種類は、動作１００で選択されたアンテナ素子１８又は２０の総数のサブセットの振幅を調整することにより、減衰されてよい。ある実施例では、振幅は、アンテナ素子１８又は２０のサブセットが「オフ」状態に切り替わるように調整されてよい。別の実施例では、アンテナ素子１８又は２０のサブセットの振幅は、３ビット減衰器のような比例的減衰器を用いて増大して調整されてよい。
【００３６】
動作１０４で、他の選択されていないアンテナ素子１８又は２０のサブセットの位相シフトは、アンテナ・アレイ１６により生成された全体の電磁波が所望のビーム偏波に近付くように調整されてよい。幾つかの実施例では、動作１０２、１０４は、十分なビーム偏波精度及び振幅精度を有する電磁波を生成しうる。
【００３７】
そうであるならば、アンテナ・アレイ１６の調整は完了し、動作１０８で、アンテナ・アレイは所望の動作パラメータで電磁波を送信する。しかしながら、動作１０２及び１０４は、動作１０６に示すように、結果として生じた波形を更に調整することが望ましい場合に、再び実行される。
【００３８】
上述の方法は、比較的正確な対称性を有する楕円又は円偏波された電磁波を生成するために用いられてよい。しかしながら、図６の調整方法の使用により、不要なサイド・ローブ・パターンが生成される。ある実施例では、これらのサイド・ローブ・パターンの除去は、アンテナ・アレイ１６の特定の素子に所定の減衰係数を提供することであってよい。別の実施例では、所定の減衰係数は、アンテナ素子１８及び２０の多数のセグメントに適用されてよい。
【００３９】
図７は、図２のアンテナ・アレイ１６を示す。図７では、複数のアンテナ素子１８及び２０は、多数のセグメント５４で描かれている。各セグメント５４は、アンテナ素子１８及び２０のサブセットを含んでよい。この特定の実施例では、各セグメント５４は、６×６構成に配置された３６個の水平アンテナ素子１８及び垂直アンテナ素子２０を有する。アンテナ・アレイ１６内の各セグメント５４は、各アンテナ素子１８又は２０に提供される振幅がアンテナ・アレイ１６の中央部分から外縁へ向かって漸減ように、所定の減衰係数を提供される。
【００４０】
従って、セグメント５４ａは、約０であってよい所定の減衰係数を有する。つまり、セグメント５４ａは、事実上如何なる所定の減衰も有さない信号を供給されてよい。セグメント５４ｂは、約０.３９４であってよい所定の減衰係数を有する。セグメント５４ｃは、約０.５５８であってよい所定の減衰係数を有する。セグメント５４ｄは、約０.６０９であってよい所定の減衰係数を有する。前述の減衰係数の値は１に正規化される。
【００４１】
上述の例は、アンテナ・アレイ１６の所定の漸減する振幅を提供する１つの方法を説明した。しかしながら、理解されるべき点は、個々のアンテナ素子１８又は２０の振幅が、他の知られている手法を用いて中央部から外縁への所定の漸減係数を提供されてよいことである。
【００４２】
従って、アンテナ・アレイ１６の中央部に隣接したアンテナ素子１８及び２０は、セグメント５４ｃ及び５４ｄにあるアンテナ素子よりも大きい振幅を有する電磁波を生成してよい。実際には、所定の減衰係数は、各送信／受信モジュール２６により提供される減衰値で重み付けされてよい。このように、アンテナ・アレイ１６により生成された電磁波は、サイド・ローブの制御が改善され、対称性が改善されうる。
【００４３】
本開示の原則から実質的に逸脱せずに、多くの変更及び変形が上述の本開示の実施例に対して行われてよいことが明らかである。全てのこのような変更及び変形は、特許請求の範囲で定められた本開示の範囲に包含される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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