(57)【要約】【課題】  アンテナのレードームを通過する無線信号のデポラライゼーションを減じる方法およびシステムを提供する。【解決手段】  レードームによる信号のデポラライゼーションを減じる方法において、レードームに対する信号の入射角が判定され、判定された入射角から、レードームに起因する信号のデポラライゼーションに対する、少なくとも１つのオフセットが判定される。そのオフセットが信号に印加されて、信号のデポラライゼーションが減じられる。この方法を実現することにより、送信および／または受信モードにおけるレードームのデポラライゼーションの作用が、実質的に低減または排除される。【選択図】        図１
2005045790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナのレードームを通過する無線信号のデポラライゼーションを減じる方法であって、
レードームに対する信号の入射角を判定するステップと、
前記判定された入射角から、レードームに起因する信号のデポラライゼーションに対する少なくとも１つのオフセットを判定するステップと、
信号のデポラライゼーションを減じるように信号にオフセットを印加するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記印加するステップは、アンテナの少なくとも１つの指向角に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
信号の望ましい偏波角に基づいて、信号にオフセットを印加するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
メモリに少なくとも１つのオフセットを記憶するステップと、
アンテナの少なくとも１つの指向角に基づいて、メモリから少なくとも１つのオフセットを検索するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記オフセットを印加するステップは、複数のオフセット間を補間するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、選択された信号周波数に対して行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、信号の入射角を使用してレードーム透過係数を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、下記の式に従って交差偏波判別比（ＸＰＤ）を最小にするステップを含み、式中、τTEおよびτTMはレードーム透過係数であり、αは入射角であり、yは望ましい偏波角である、請求項１に記載の方法。
【数１】
2005045790.tif 000008
【請求項９】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、振幅オフセットおよび位相オフセットのうち少なくとも一方を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記オフセットを印加するステップは、振幅オフセットおよび位相オフセットのうち少なくとも一方を信号と組合せるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、信号の放射電磁界成分をＲＨＣＰ成分およびＬＨＣＰ成分に分解するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのオフセットを判定するステップは、下記の式に従ってアンテナのポートにおける励起ｅxおよびｅyを判定するステップをさらに含み、式中、τTEおよびτ
TMはレードーム透過係数であり、αは入射角である、請求項１１に記載の方法。
【数２】
2005045790.tif 000009
【請求項１３】
ダウンコンバータおよびアップコンバータのうち一方を使用して、信号の無線周波数と中間周波数との間で変換するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
アンテナのレードームを通過する信号のデポラライゼーションを補償するための方法であって、
信号を複数の偏波信号に分割するステップと、
偏波信号のうち少なくとも１つの信号に、レードームに起因するデポラライゼーションを補償するために予め定められた少なくとも１つのオフセットを印加するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
偏波信号は少なくとも１つの円偏波信号を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのオフセットを印加するステップは、偏波信号間の差動振幅および偏波信号間の差動位相のうち一方に対するオフセットを判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
レードームの透過係数を使用してオフセットを判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記印加するステップは、アンテナの移動中に周期的に行なわれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのオフセットを印加するステップは、複数の予め定められた振幅オフセット間を補間してその少なくとも１つのオフセットを判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのオフセットを印加するステップは、複数の予め定められた位相オフセット間を補間してその少なくとも１つのオフセットを判定するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記印加するステップは、レードームの一方側において行なわれて、レードームの他方側におけるデポラライゼーションを補償する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記印加するステップは、レードームの一方側において行なわれて、レードームの同じ側におけるデポラライゼーションを補償する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
レードームにおける信号の入射角および周波数について、レードームの透過係数を判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
メモリ内に記憶された少なくとも１つのオフセット値を使用して、差動振幅および位相を判定するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
無線信号の、アンテナのレードームを通過することに起因するデポラライゼーションを補償するための装置であって、信号は複数の対向する偏波信号として装置に入り、該装置は、
レードームに起因するデポラライゼーションを補償する、偏波信号に対する少なくとも１つのオフセットを判定するよう構成されたプロセッサと、
オフセットを偏波信号のうち少なくとも１つの信号に印加するよう構成された印加回路とを含む、装置。
【請求項２６】
前記プロセッサはさらに、レードームの少なくとも１つの透過係数に基づいてオフセットを判定するよう構成される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記プロセッサはさらに、無線信号の望ましい偏波面を使用してオフセットを判定するよう構成される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記印加回路は、少なくとも１つの位相シフタと、位相シフタと直列の少なくとも１つの減衰器とを含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記印加回路は、１対の位相シフタと、位相シフタに接続された可変電力分割器とを含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記可変電力分割器は３デシベルハイブリッドと、ハイブリッドに接続された位相シフタの第２の対と、位相シフタの第２の対に接続された電力分割器とを含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
無線信号が通過するように構成されたレードームと、
無線信号を対向する偏波信号に分割するように構成された偏波回路と、
レードームに起因するデポラライゼーションを補償する、偏波信号に対する少なくとも１つのオフセットを判定するように構成されたプロセッサと、
オフセットを偏波信号のうち少なくとも１つの信号に印加するように構成された印加回路とを含む、アンテナシステム。
【請求項３２】
前記プロセッサは、レードームの少なくとも１つの透過係数に基づいてオフセットを判定するようにさらに構成される、請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３３】
前記プロセッサは、無線信号の望ましい偏波面を使用してオフセットを判定するようにさらに構成される、請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３４】
前記印加回路は、少なくとも１つの位相シフタと、位相シフタに直列の少なくとも１つの減衰器とを含む、請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３５】
無線信号を送信するようにさらに構成される、請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３６】
無線信号を受信するようにさらに構成される、請求項３１に記載のアンテナシステム。
【請求項３７】
レードームを有するアンテナを通過する無線信号の偏波を制御するための偏波コントローラであって、該コントローラは、信号を対向する偏波信号に分割する信号分割器と、望ましい直線偏波面配向角に従って信号に対して可変差動位相シフトを印加する調整回路と、少なくとも１つのプロセッサとを含み、該プロセッサは、
レードームに対する信号の入射角を判定し、
判定された入射角から、レードームに起因する信号デポラライゼーションに対する少な
くとも１つのオフセットを判定し、さらに、
オフセットを信号に印加するように調整回路を制御するように構成される、偏波コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、一般に、アンテナシステムに関し、より特定的には、アンテナシステムのレードームを通過する信号のデポラライゼーション（depolarization）を補償するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
航空機または他の乗物のアンテナシステムは、典型的に、空気力学的に整形されたレードームで覆われている。アンテナシステムは、アンテナ走査範囲の少なくとも一部分にわたって、レードーム表面を斜めの入射角で照射する。しかし、レードームは、斜めに入射してそれを通過する電磁波のデポラライゼーションを引起す傾向にある。したがって、信号が斜角でレードームを通過する際に、信号の交差偏波レベルが増大し得る。
【０００３】
レードーム壁部の設計は、たとえば、コアおよび中央の外皮の厚さを調整することによって、デポラライゼーションを減じるように変形することができる。しかし、そのような改善で得られる効果は限られており、むしろ、伝送損、レードームの重量およびコストを増大させ得ることがわかっている。したがって、レードームの変形を伴わずにレードームのデポラライゼーションを減じるためのシステムおよび方法が求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
この発明は、一実施例において、アンテナのレードームを通過する無線信号のデポラライゼーションを減じる方法に向けられる。レードームに対する信号の入射角が判定される。その判定された入射角から、レードームに起因する信号デポラライゼーションに対する少なくとも１つのオフセットが判定される。そのオフセットが信号に印加されて、信号のデポラライゼーションが減じられる。
【０００５】
この発明は、別の実施例において、アンテナのレードームを通過する信号のデポラライゼーションを補償する方法に向けられる。信号は、複数の偏波信号に分割される。該方法は、偏波信号のうち少なくとも１つの信号に、レードームに起因するデポラライゼーションを補償するよう予め定められた少なくとも１つのオフセットを印加するステップを含む。
【０００６】
また別の実施例において、この発明は、無線信号がアンテナのレードームを通過することに起因する、該信号のデポラライゼーションを補償する装置に向けられる。該装置は、無線信号を対向する偏波信号に分割するよう構成された偏波回路を含む。該装置はまた、偏波信号に対する、レードームに起因するデポラライゼーションを補償する少なくとも１つのオフセットを判定するよう構成されたプロセッサを含む。該信号はさらに、そのオフセットを偏波信号のうち少なくとも１つの信号に印加するよう構成された印加回路を含む。
【０００７】
また別の実施例において、アンテナシステムは、無線信号が通過するように構成されたレードームを含む。偏波回路は、無線信号を対向する偏波信号に分割するよう構成される。プロセッサは、偏波信号に対する、レードームに起因するデポラライゼーションを補償
する少なくとも１つのオフセットを判定するよう構成される。印加回路は、そのオフセットを偏波信号のうち少なくとも１つの信号に印加するよう構成される。
【０００８】
この発明は、別の実施例において、レードームを有するアンテナを通過する無線信号の偏波を制御するための偏波コントローラに向けられる。該コントローラは、信号を対向する偏波信号に分割する信号分割器と、望まれる直線偏波面配向角に従って信号に可変差動位相シフトを印加する調整回路と、少なくも１つのプロセッサを含み、該プロセッサは、レードームに対する信号の入射角を判定し、その判定された入射角から、レードームに起因する信号デポラライゼーションに対する少なくとも１つのオフセットを判定し、さらに、調整回路を制御して信号にオフセットを印加させるように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の一実施例を実現することで、送信および／または受信モードにおけるレードームのデポラライゼーションの作用を実質的に減じるかまたは排除することができる。
【００１０】
この発明は、詳細な説明および添付の図面から、より十分に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
詳細な説明
以下のこの発明の実施例の説明は、単に例示のためのものであり、この発明、その応用または用途を限定することを意図するものでは全くない。ここではこの発明の実施例が航空機のアンテナシステムに関連して説明されるが、この発明はそれに限定されるものではない。この発明は、他のプラットホーム、たとえば、船および地上の乗物の、レードームに覆われたアンテナシステムに関連して実施することが可能である。地上に固定されたアンテナシステムに関連した実施例もまた考えられる。さらに、この発明は、アレイアンテナ、リフレクタアンテナ、および／またはレンズを含むがそれらに限定されない、複数のアンテナの種類に関連して実施することが可能である。
【００１２】
この発明の一実施例に従った、レードームのデポラライゼーションの補償を提供する偏波制御装置が、図１に参照番号１００で概略的に示される。装置１００は以下において、信号送信に関連して説明されるが、図１に示す装置１００は別の実施例においては、受信信号のレードームデポラライゼーションを補償する。また別の実施例においては、図１に示される偏波制御装置は、レードームの両側における信号のデポラライゼーションを補償する。すなわち、装置１００は、送信信号および受信信号の両方のレードームデポラライゼーションを補償する。
【００１３】
装置１００は、信号を、たとえばアンテナ口径１０８を通じて伝送されるように送り出す、制御部１０４を含む。ポート１１０から装置１００に入る無線信号、たとえば低レベルのＲＦ信号は、分割器１１２によって、左旋回および右旋回の円偏波（ＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ）信号ＥLおよびＥRに分割される。信号ＥLおよびＥRは、可変位相シフタ１１６および可変減衰器１２０を通過する。これらの信号ＥLおよびＥRは、位相シフタ１１６によって、結果として得られる合成信号の望ましい直線偏波面配向角に関連した可変差動位相シフトで調整される。たとえば角度「ａ」で直線偏波を生成するために、位相シフタ１１６はたとえば、ｂ＝ａ−４５°に従って位相シフト「ｂ」を生成するように設定される。また、以下にさらに説明するように、位相シフタ１１６の上記設定は調整され、減衰器１２０は、この発明の一実施例に従えば、レードームのデポラライゼーションを補償するように設定される。
【００１４】
信号ＥLおよびＥRは、高出力の増幅器１２４によって昇圧され、直角変調ハイブリッド１２８によって直線偏波される。垂直および水平信号ＥyおよびＥxは、直交モード変換器
１３２に送られ、アンテナ給電ホーン１３６を通じて伝送される。伝送時、それらの信号はレードーム１４０を通過する。しかし、一般に、レードームを斜角で通過する信号は、ある程度デポラライズされる（depolarized）傾向にあり、デポラライゼーションは角度の傾斜が増すにつれて増す傾向にある。
【００１５】
一般に、信号のＥベクトルが入射面に垂直である場合には信号はＴＥ偏波されるということができ、信号のＥベクトルが入射面に平行な場合にはＴＭ偏波されるといえる。レードームを通過する信号の入射面は、信号の入射波方向ベクトルおよび、レードームの壁に垂直な局部（local）の両方を含む面として定義することができる。レードームのデポラライゼーションの主要原因は、斜め入射時のレードーム壁部の複素透過係数τTEとτTMの差（すなわち、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の差）に関連する。最悪なのは、入射偏波が入射面に対して４５°に整列される場合であり、この場合、偏波はＴＥ成分およびＴＭ成分に等分に分解される。
【００１６】
信号のＴＥ成分およびＴＭ成分は、レードームを通じて異なる減衰および位相遅延を有し得る。そのため、これらの成分がレードーム壁部を通過した後に再合成されるときに、その波は有限のデポラライゼーションを示し得る。最大の交差偏波レベル、（τTE−τTM）／（τTE＋τTM）は、複素レードーム壁部透過係数間の差に正比例する。
【００１７】
後にさらに述べるように、レードーム１４０を通過する信号のデポラライゼーションを補償する方法は、この装置１００によって実現される。装置１００は、偏波信号のうち少なくとも１つの信号に対して、レードームに起因するデポラライゼーションを補償するよう予め定められた少なくとも１つのオフセットを印加する。このオフセットは、位相オフセットおよび／または振幅オフセットを含む。オフセットは、上述の位相シフタ１１６の偏波角調整設定と組合せられる。位相シフタ１１６および／または減衰器１２０は、偏波角調整およびレードームデポラライゼーションオフセットの組合せを、信号に印加する。位相シフタ１１６と減衰器１２０の順序を逆にしても、性能または機能に影響を及ぼすことはない。
【００１８】
上記方法を、図２に参照番号２００で概略的に示される偏波制御装置を参照して以下により詳細に説明する。この実施例において、装置２００は、レードーム２０６を通過する信号のデポラライゼーションを補償するよう構成されたプロセッサ２０４を含む。なお、この発明は、一般に、送信信号および／または受信信号を制御するための種々のコントローラおよび装置に関連して実施することができるものと理解されたい。
【００１９】
ここで図２を参照して、装置２００は、送信ＲＦ入力のための入力ポート２１０を含む。電力分割器２２０は、入力ポート２１０からの信号を２つの信号に分割し、それら信号は、２つのチャネル２２２および２２４を介して、ステップ減衰器２３８、位相シフタ２４２、電力増幅器２５４に、そして、ポート２２６および２３０を通じて１つの直角変調ハイブリッド２５８に伝送される。減衰器２３８および位相シフタ２４２は、プロセッサ２０４からの制御入力を受ける。プロセッサ２０４は、複数のプロセッサを含んでもよく、また、データトランシーバ／ルータ（ＤＴＲ）および／またはアンテナ制御部（ＡＣＵ）を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
装置２００の動作時、ポート２１０から装置２００に入る低レベルのＲＦ信号が、分割器２２０によって、好ましくは等分に、分割される。結果として得られる２つの信号、すなわち、左旋回および右旋回の円偏波（ＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ）信号ＥLおよびＥRは、図１に関連して先に説明したように、減衰器２３８および位相シフタ２４２によって調整される。信号ＥLおよびＥRは、高出力の増幅器２５４によって昇圧され、直角変調ハイブリッド２５８によって直線偏波される。垂直および水平信号ＥyおよびＥxは、直交モード
変換器２６０に送られ、アンテナホーン２６２を通じて伝送される。伝送される際、それらの信号は、アンテナ口径２７６およびレードーム２０６を通過する。
【００２１】
アンテナのレードーム２０６を通過する信号のデポラライゼーションを補償する方法の一実施例は、分割器２２０と出力ポート２２６および２３０との間を通過するＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ信号に対して、調整可能な位相シフトと直列に調整可能な減衰を与えるステップを含む。特定の望ましい偏波面および望ましいアンテナ指向角に対して、レードーム２０６によって引起された波のデポラライゼーションを打ち消すよう予め定められた調整が、たとえば、減衰器２３８および位相シフタ２４２に対して与えられる。後に説明するアルゴリズムは、レードームに起因する信号のデポラライゼーションを補償するために種々の実施例で実現することが可能である。アルゴリズムは、以下の態様で実現され得る。
【００２２】
レードーム２０６の測定値を使用して、レードームのデポラライゼーションを打ち消すためにプロセッサ２０４を通じて与えられるべき、振幅および位相オフセットのための１または複数のルックアップテーブル２８４を生成する。ルックアップテーブル２８４は、プロセッサ２０４のメモリ内に記憶される。予め定められた頻度、たとえば、１秒当り約１０回の割合で、プロセッサ２０４はテーブル２８４から振幅および位相オフセットの値を検索し、たとえば、それらオフセットの補間値を計算する。これについては後にさらに説明する。プロセッサ２０４は、減衰器２３８および位相シフタ２４２によって信号に与えられる振幅および位相設定に対して、レードームデポラライゼーションオフセットを、新しいレードームデポラライゼーションオフセット値がテーブル２８４から検索されるまで、印加する。
【００２３】
上記オフセット値は、以下の原理に基づいて計算することができる。位相シフタ２４２の調整は、アンテナＯＭＴ２６０における信号ＥXおよびＥY（ＥHおよびＥVとしても知られる）の振幅に影響を及ぼす。典型的にレードームデポラライゼーションの一因となる、レードーム透過係数τTEおよびτTM間の振幅の不均衡は、位相シフタ２４２の設定に対してオフセットを印加することによって補償することができる。なお、レードーム透過振幅不均衡は、直線偏波を維持する傾向にあるが、望ましい角度とは斜めの角度である。このような偏波のスキューは、位相シフタ２４２によって偏波面を調整することによって修正することが可能である。
【００２４】
減衰器２３８の調整は、アンテナＯＭＴ２６０における信号ＥXおよびＥYの位相に影響を及ぼす。レードームのデポラライゼーションの要因であるレードーム透過係数τTEおよびτTM間の位相不均衡は、減衰器２３８の設定にオフセットを印加することによって補償することができる。レードーム透過位相不均衡は、予め設定された偏波角を維持する傾向にあるが、入射した直線偏波を楕円偏波に変換することが理解されるであろう。
【００２５】
レードーム２０６によって引起された送信信号のデポラライゼーションは、１または複数のオフセットを位相シフタ２４２および減衰器２３８に印加することで、実質的に打ち消すことが可能である。ここで、そのようなオフセットの大きさは、（所与の入射角および周波数における）レードーム２０６のＴＥおよびＴＭ複素透過係数τTEおよびτTM、ならびに、レードーム２０６に入射する信号の入射面の望ましい偏波角および配向から、計算される。
【００２６】
オフセットは、以下の原理に基づいて計算することができる。基準座標系が、図３に参照番号３００によって概略的に示される。図３を参照して、偏波方向ベクトルｕTEおよびｕTMが入射面３０４に対して定義され、交差偏波および同一偏波の方向ベクトルｕCROSSおよびｕCOが、望ましい偏波面３０８に対して定義される。図３には、入射角αおよび望ましい偏波角yもまた示される。
【００２７】
一般に、一実施例に従ったオフセットを判定するためのアルゴリズムは、以下のステップを含む。レードーム照射電磁界成分ＥXおよびＥYは、位相シフタおよび減衰器の設定φおよびＡにそれぞれ基づいて、アンテナ座標で計算される。レードーム照射電磁界成分ＥXおよびＥYは、レードーム入射面座標ＥTEおよびＥTMに変換される。レードーム照射電磁界成分ＥTEおよびＥTMは、レードーム複素透過係数τTEおよびτTMで乗ぜられて、レードーム壁部の遠方側の電磁界成分、Ｅ′TEおよびＥ′TMが得られる。電磁界成分Ｅ′TE、Ｅ′TMは同一偏波成分ＥCOおよび交差偏波成分ＥCROSSに分解される。交差偏波判別比ＸＰＤ＝｜Ｅco／Ｅcross｜である。ＸＰＤが割合であるため、各段階における直交電磁界ベクトルの振幅の厳密な正規化は不要である。
【００２８】
【数１】
2005045790.tif 000003
【００２９】
【数２】
2005045790.tif 000004
【００３０】
等式［１］および［２］を等式［１４］と組合せることによって、位相シフタ設定および減衰器設定（それぞれφおよびＡ）に関連したレードームＸＰＤの等式が得られることは容易に理解され得る。位相シフタ設定および減衰器設定は、φおよびＡに関する１／ＸＰＤの等式を数値的に最小化することによって得られる。
【００３１】
一実施例において、図２を参照して、チャネル２２２および２２４のそれぞれの信号に対して与えられたときに、レードーム２０６によって引起されたデポラライゼーションを補償するであろう、信号間の差動振幅および差動位相が判定される。これらのレードームデポラライゼーションオフセットは、上述のように装置２００によって与えられる振幅設定および／または位相設定と組合せられる。たとえば、アンテナ口径２７６の走査範囲の複数の仰角および方位角の対（ここでは、指向角対と称する）に対して、複数のレードームデポラライゼーションオフセットを予め定めることが可能であり、それらは、たとえば上述のプロセッサ２０４内のテーブルに記憶される。走査範囲の複数の次元を使用してテ
ーブルの間隔を決定することができる。たとえば、仰角および方位角の両方に対して、１０°の間隔が与えられ得る。したがって、９０°の仰角走査範囲および１８０°の方位角走査範囲に対して、テーブル内のエントリの総数は、たとえば、１０×１９＝１９０エントリであり得る。
【００３２】
テーブルエントリが複数の方法で間隔をあけられかつ決定されることは容易に理解されるであろう。たとえば、場合によっては、小さな入射角（たとえば、２０°から３０°のおおよその限度を下回る入射角）に関連して、テーブル上のエラーがレードームの交差偏波の劣化に繋がり得ることがわかっている。このような場合、レードームのデポラライゼーションの補償は、そのような入射角に対応して補償テーブルのエントリに０を配置することによって改善することが可能である。
【００３３】
他の実施例においては、このようなテーブルは、３以上の次元を有し得る。たとえば、各テーブルエントリは、指向角対および望ましい偏波角に対応し得る。別の例として、各テーブルエントリは、指向角対および信号周波数に対応し得る。一般に、オフセットのテーブルは複数の方法で定義することが可能であり、また、信号伝送に影響を及ぼす複数の変数を含み得ることがわかるであろう。テーブルデータは、計算によって導出することができる。好ましい実施例においては、テーブルデータは、特定のレードームから測定される。
【００３４】
上述のように、特定の指向角対（および、テーブル２８４が変数として偏波面の角度を含む実施例においては、特定の望ましい偏波面）について、レードーム２０６によって引起された波のデポラライゼーションを打ち消すことができる、減衰器２３８および位相シフタ２４２の調整値が判定される。先に述べたように、プロセッサ２０４は補間値を計算することができる。たとえば、信号が、テーブル２８４内の指向角対では表わされない指向角でアンテナ口径２７６を通じて伝送される場合には、プロセッサ２０４は、２つ以上のテーブルエントリに記憶された複数のオフセット値を使用して、新しいオフセット値を計算する。
【００３５】
この発明の複数の実施例は、中間周波数（ＩＦ）信号に関連して実施することが可能である。たとえば、別の実施例に従ったレードームデポラライゼーション補償を提供する装置が、図４に、参照番号４００で概略的に示される。装置４００は以下において信号送信に関連して説明されるが、装置４００は別の実施例においては受信信号のレードームデポラライゼーションを補償する。また別の実施例においては、図４に示される偏波制御装置は、レードームの両側における信号のデポラライゼーションを補償する。すなわち、装置４００は、送信信号および受信信号の両方のレードームデポラライゼーションを補償する。
【００３６】
装置４００は、信号を、たとえばアンテナ口径４０８を通じて伝送するように送り出す、制御部４０４を含む。ポート４１０において装置４００に入るＩＦ信号は、分割器４１２によって、左旋回および右旋回の円偏波（ＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ）信号ＥLおよびＥRに分割される。これらの信号ＥLおよびＥRは、位相シフタ４１６および減衰器４２０によって、レードームデポラライゼーションのためのオフセットを使用して調整されるが、これは、図１に関連して先に述べたのと同様である。
【００３７】
信号ＥLおよびＥRは、コンバータ４２２によって無線周波数（ＲＦ）にアップコンバートされ、高出力の増幅器４２４によって昇圧され、直角変調ハイブリッド４２８によって直線偏波される。垂直および水平信号ＥyおよびＥxは直交モード変換器４３２に送られ、アンテナのホーン４３６を通じて伝送される。信号は、伝送される間に、レードーム４４０を通過する。信号が受信される実施例においては、コンバータ４２２が入来信号をＲＦ
からＩＦにダウンコンバートする。アップおよび／またはダウンコンバータ４２２は、好ましくは、温度、周波数およびダイナミックレンジにわたって、振幅および位相が整合される。
【００３８】
レードームデポラライゼーション補償装置の別の実施例が、図５に参照番号５００で概略的に示される。装置５００は、信号を、たとえばアンテナ５０８を通じて伝送するように送り出す、制御部５０４を含む。ポート５１０において制御部５０４に入る信号は、分割器５１２によって左旋回および右旋回円偏波（ＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ）信号ＥLおよびＥRに分割される。信号ＥLおよびＥRは、図１に関連して先に述べたように、位相シフタ５１６および減衰器５２０によって、レードームデポラライゼーションのためのオフセットを使用して調整される。
【００３９】
信号ＥLおよびＥRは、高出力の増幅器５２４によって昇圧され、アンテナ５０８に伝送される。その中で信号は、直角変調ハイブリッド５２８によって直線偏波される。垂直および水平の信号ＥyおよびＥxは、直交モード変換器（ＯＭＴ）５３２に送られ、アンテナホーン５３６を通じて伝送される。信号は、伝送される際に、レードーム５４０を通過する。図５に示される実施例においては、直角変調ハイブリッド５２８はアンテナ５０８内に含まれるので、アンテナ５０８は、ＲＨＣＰおよびＬＨＣＰポート５４２および５４４を有するデュアル円偏波アンテナとして機能することが可能である。
【００４０】
しかし、制御部５０４は、円偏波を生成するのに直角変調ハイブリッドを使用することのないアンテナを含む、どのようなデュアル円偏波アンテナとも使用することが可能であることに留意されたい。そのようなアンテナは、たとえば、リフレクタアンテナ給電システム内の給電ホーンとＯＭＴとの間に、導波管偏波器を有し得る。そのようなアンテナの別の例は、給電ホーン口径またはリフレクタ口径にわたって、平面波または自由空間偏波シートを有し得る。また、一般に、この発明の複数の実施例においては、リフレクタアンテナに加えてまたはそれに代えて、１または複数のアレイアンテナを使用することが企図されることにも留意されたい。
【００４１】
レードームデポラライゼーション補償装置の別の実施例が、図６に参照番号６００で概略的に示される。装置６００は、信号をたとえばアンテナ６０８を通じて伝送されるように送り出す制御部６０４を含む。ポート６１０で装置６００に入る信号は、分割器６１２によって左旋回および右旋回円偏波（ＬＨＣＰおよびＲＨＣＰ）信号ＥLおよびＥRに分割される。
【００４２】
信号ＥLおよびＥRは、高出力の増幅器６１４によって昇圧され、位相シフタ６１６および減衰器６２０を介して、レードームデポラライゼーションのためのオフセットを使用して調整される。これは先に述べたとおりである。位相シフタ６１６および減衰器６２０は、高電力のコンポーネントとして構成される。すなわち、それらは高出力増幅器６１４からの入力を処理できるように構成される。信号ＥLおよびＥRは、直角変長ハイブリッド６２８によって直線偏波される。垂直および水平信号ＥyおよびＥxは直交モード変換器６３２に送られ、アンテナホーン６３６を通じて伝送される。信号は、伝送される間にレードーム６４０を通過する。
【００４３】
増幅器６１４は、好ましくは、適用可能な温度、周波数およびダイナミックレンジにわたって、振幅および位相が整合される。比較的小さいレベルのレードームデポラライゼーションについては、装置６００の増幅器６１４は名目上、同一レベルで動作する傾向にある。レードームのデポラライゼーションが増すと、減衰器の設定間の差もまた増し、これによって増幅器６１４の駆動レベルにおける不均衡が増大し得る。
【００４４】
デポラライゼーション補償装置の別の実施例が、図７に参照番号７００によって概略的に示される。送信信号は、高出力の増幅器７０４によって増幅され、電力分割器７０８に入る。分割された信号は位相シフタ７１２によって位相シフトされ、３デシベル（３ｄＢ）ハイブリッド７１６を通じて伝送され、位相シフタ７２０によって位相シフトされる。
【００４５】
位相シフタ７２０は、位相シフタ１１６（図１に示す）が使用されるのと同様の態様で、２つの信号間の位相差を調整するのに使用される。位相シフタ７１２は、３ｄＢハイブリッド７１６と共に、可変電力分割器７２４として機能する。位相シフタ７１２間の差動位相シフトを調整することで、ハイブリッド７１６の出力ポート７２８における電力分割比を調整することができる。位相シフタ７２０を通じた交換損は、可変電力分割器７２４の設定を修正することによって補償することができる。
【００４６】
上述の原理に従って構成されたアンテナシステムの実施例においては、高い交差偏波判別比（ＸＰＤ）で、実質的に純粋な直線偏波を有する信号を放射することができる。一例として、典型的なシステムについて、アンテナＸＰＤは１７．０ｄＢであり、補償されないレードームＸＰＤは７．９ｄＢであり、したがって、全体のシステム（アンテナ＋レードーム）のＸＰＤは（１−σ）レベルにおいて５．７ｄＢである。上述のようにレードームデポラライゼーション補償が適用され、かつ、補償オフセットテーブルにおけるエラーが（１−σ）レベルで位相が５°および振幅が０．３ｄＢである場合には、レードームＸＰＤは７．９ｄＢから２４．９ｄＢに改善され、全体のシステムのＸＰＤは５．７ｄＢから１４．５ｄＢに改善される（すべての値は（１−σ）レベルである）。
【００４７】
この発明の他の実施例においては、レードームデポラライゼーション補償は、円偏波で動作するアンテナシステムに関連して行なわれる。ここで、円偏波のデポラライゼーション補償の導出について、図３に示される座標系に関連して説明する。以下の説明においては、レードームでカバーされたアンテナ口径はデュアル直線偏波式であって、ｘ軸およびｙ軸にそれぞれ平行な水平および垂直放射偏波を励起する２つの直交偏波ポートを有するものと仮定する。（そのような偏波は必ずしも、垂直および水平でなくてもよく、直交すればよい。）送信モードの分析を仮定する。また、アンテナ口径に接続されたデポラライゼーションコントローラによる２つのアンテナポートの励起が、ｅxおよびｅyであると仮定する。
【００４８】
レードーム表面における局所入射面がｘ軸に対して角度αに配向されている場合、レードーム表面における電磁界は、その局所入射面に整合された座標系に変換されて、以下のようになる。
【００４９】
【数３】
2005045790.tif 000005
【００５０】
ただし、アンテナによって放射されレードームを通じて伝送される電磁界へのアンテナ給電ポートに先立って、電圧または電流からの「励起」の厳密な正規化は行なわれない。というのも、ここでの解はすべて、励起の割合だからである。
【００５１】
レードームが、磁気横波（ＴＭ）方向および電気横波（ＴＥ）方向に平行な電磁界に対してそれぞれ、局所透過係数τTMおよびτTEを有しているものと仮定する。この場合、レ
ードームの遠方側の放射電磁界は以下のようになる。
【００５２】
【数４】
2005045790.tif 000006
【００５３】
複素比ｅx／ｅyに関する上記等式は、レードームデポラライゼーションを補償しかつ純粋なＲＨＣＰ波を放射する目的で、デポラライゼーション補償装置が生成する、２つの直交するアンテナポートにおける励起を定義する。
【００５４】
照合の基準として、レードームがゼロデポラライゼーション（τTM＝τTE）を有する場合には、これは以下のようになる。
【００５５】
【数５】
2005045790.tif 000007
【００５６】
すなわち、２つのアンテナポートには、予期した通り、矩象である等しい振幅の励起が与えられる。
【００５７】
レードームデポラライゼーションがＴＭおよびＴＥレードーム透過係数の振幅および／または位相のいずれかにおける不均衡のために有限となった場合には、励起比ｅx／ｅyは上述の結果から外れ、それに対しては、振幅および位相の両方の調整が行なわれる。
【００５８】
なお、直線偏波の補償の場合、レードーム透過係数間の振幅および位相の不均衡は、デポラライゼーション補償装置による位相および振幅調整をそれぞれ伴い得るが、これとは対照的に、円偏波の補償については、レードーム透過係数間の振幅または位相の不均衡はいずれも、振幅および位相の両方の調整を伴う。
【００５９】
受信信号のためのデポラライゼーション補償装置の例示的な実施例が、図８に参照番号７５０で概略的に示される。アンテナ給電ポート（図示せず）からの直交信号は、それぞれ、低雑音の増幅器７５４、可変減衰器７５８、位相シフタ７６２および、１つの直角変調ハイブリッド７６６を通過する。増幅器７５４は、減衰器７５８および位相シフタ７６２に先立って、システムの雑音指数を構築し、減衰器７５８および位相シフタ７６２における損失によるシステムのＧ／Ｔ（ゲイン／温度）劣化を防止する。減衰器７５８および位相シフタ７６２は、信号の偏波を調整する。すなわち、位相シフタ７６２は位相を調整し、減衰器７５８は振幅を調整する。レードームデポラライゼーションがゼロの場合、純粋なＲＨＣＰが、φV＝φHおよびＡV＝ＡHを設定することによって、ポート７７０で得られる。直角変調ハイブリッド７６６の第２のポート７７４は、この実施例においては終端となる。別の実施例では、ポート７７４はＬＨＣＰ信号を伝送し得る。
【００６０】
送信信号のためのデポラライゼーションを補償する装置の一実施例が、図９に参照番号８００によって概略的に示される。低レベルの送信信号が、終端ポート８１２を有する直角変調ハイブリッド８０８のポート８０４に入る。１対の信号は、ハイブリッドのポート８１６および８２０から伝送され、位相シフタ８２４および減衰器８２８を通過する。信号は、高出力の増幅器８３２によって増幅され、適用可能な温度、周波数およびダイナミックレンジにわたって、振幅および位相が校正または整合される。小さいレベルのレードームデポラライゼーションについては、増幅器８３２はほぼ同一レベルで動作される。
【００６１】
図９に示される実施例においては、位相シフタ８２４および減衰器８２８によって出力された信号は増幅器８３２に入力される。別の実施例（図示せず）においては、位相シフタ８２４および減衰器８２８の位置と増幅器８３２の位置とが逆転され、その場合、増幅器８３２によって出力された信号が位相シフタ８２４および減衰器８２８に入力される。このような実施例においては、位相シフタ８２４および減衰器８２８は高出力のコンポーネントであり、図９に示された実施例によって入手可能な電力と比較して、伝送パワーはより低いものであり得る。また別の実施例においては、直角変調ハイブリッド８０８に代えてＴスプリッタが使用され得、したがって、図９に示される位相シフタ８２４よりも位相範囲が広い位相シフタが使用され得る。
【００６２】
送信信号のデポラライゼーションを補償する装置の別の実施例が、図１０において参照番号９００で概略的に示される。低レベルの送信信号は、高出力の増幅器９０４を通過し、さらに、電力分割器９０８、位相シフタ９１２および３デシベル（３ｄＢ）ハイブリッド９１６によって形成される可変電力分割器９０６を通過する。可変電力分割器９０６は、減衰器、たとえば図９に示される減衰器８２８、と同一または同様の態様で動作する。位相シフタ９１２間の差動位相シフトの調整により、３ｄＢハイブリッド９１６の出力ポート９１８における電力分割比が調整される。１対の位相シフタ９２０は、２つの信号間の位相差を調整する。位相シフタ９２０を通じる変換損は、可変電力分割器９０６の設定を調整することによって補償することができる。
【００６３】
上述の方法および装置の実施例は、送信および受信の両方の動作モードで、レードームデポラライゼーション補償のために使用することが可能である。いくつかの実施例においては、アンテナシステムの既存のハードウェアを使用して、レードームデポラライゼーション補償を実現することが可能である。既存のレードームによって引起される信号のデポラライゼーションは、複雑かつ高コストのレードーム再設計を必要とせずに、低減または
排除することが可能である。
【００６４】
この発明の説明は単に例示のためのものであり、したがって、この発明の主旨から離れることのない変形もまた、この発明の範囲内であると意図される。そのような変形は、この発明の精神および範囲から離れるものと考えられてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の一実施例に従った、レードームのデポラライゼーションを補償する、偏波制御装置のブロック図である。
【図２】この発明の一実施例に従った、偏波制御装置のブロック図である。
【図３】例示的な入射面および偏波面が示される、座標系である。
【図４】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図５】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図６】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図７】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図８】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図９】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【図１０】この発明の一実施例に従った、レードームデポラライゼーション補償装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００  偏波制御装置、１０４  制御部、１０８  アンテナ口径、１１０  ポート、１１２  分割器、１１６  可変位相シフタ、１２０  可変減衰器、１２４  増幅器、１２８
直角変調ハイブリッド、１３２  直交モード変換器、１３６  アンテナ給電ホーン、１４０  レードーム、２０４  プロセッサ、２２２，２２４  チャネル、２２６，２３０  出力ポート、２８４  ルックアップテーブル、３０４  入射面、３０８  偏波面。
【図１】
2005045790.tif 000010
【図２】
2005045790.tif 000011
【図３】
2005045790.tif 000012
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005045790.tif 000016
【図８】
2005045790.tif 000017
【図９】
2005045790.tif 000018
【図１０】
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