(57)【要約】異なる源から複数の独立したＲＦ入力信号を同時に受信することのできる広帯域受信機システムを提供する。この場合、信号は別々に（直線的または円形に）偏波され、異なる走査角度を示し得る。
2006516379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の独立したＲＦ入力信号を同時に受信することのできるＲＦ受信機であって、各信号は或る走査角度および或る円形偏波または直線偏波によって特徴付けられており、前記受信機は、
入射ＲＦ信号エネルギに応答し、合成信号ＲＦXを生成するための第１の放射器と、
前記第１の放射器に直交し、入射ＲＦ信号エネルギに応答し、合成信号ＲＦYを生成するための第２の放射器と、
前記合成信号ＲＦXを複数の成分ＲＦX信号に分割する手段と、
前記合成信号ＲＦYを複数の成分ＲＦY信号に分割する手段と、
複数の処理チャネルを含む偏波補償手段とを含み、各処理チャネルは、前記成分ＲＦX信号のうちの１つを前記成分ＲＦY信号のうちの１つと一意的に対にするよう構成され、前記処理チャネルの各々は、前記ＲＦX成分信号およびＲＦY成分信号の対を位相合わせしてコヒーレントチャネル出力信号を生成するよう制御可能な９０°位相シフタおよび１８０°位相シフタを含み、前記受信機はさらに、
前記複数の入力信号を回復するよう前記複数のコヒーレントチャネル出力信号を処理するための走査角度補償手段を含み、前記走査角度補償手段は、前記コヒーレントチャネル出力信号の各々を選択的に位相シフトするための手段を含む、ＲＦ受信機。
【請求項２】
前記処理チャネルの各々は、デジタル制御可能な９０°位相シフタを含むＲＦX成分信号を処理するための第１のブランチと、デジタル制御可能な１８０°位相シフタを含むＲＦY成分信号を処理するための第２のブランチとを含む、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記９０°位相シフタおよび前記１８０°位相シフタは以下の態様で制御される、請求項２に記載の受信機。
【表１】
2006516379.tif 000005
【請求項４】
前記第１のブランチおよび前記第２のブランチによって生成される処理された成分信号を結合して前記コヒーレント信号を生成するための手段を含む、請求項２に記載の受信機。
【請求項５】
前記走査角度補償手段は、
複数の処理チャネルと、
前記処理チャネルの各々においてデジタル制御された可変位相シフタとを含む、請求項１に記載の受信機。
【請求項６】
前記処理チャネルの各々はデジタル制御された可変減衰器をさらに含む、請求項５に記載の受信機。
【請求項７】
前記偏波された補償手段は１つまたはそれ以上の電子分極チップによって実現され、前
記走査角度補償手段は１つまたはそれ以上の走査チップによって実現され、
前記偏波チップを装着する第１の平面基板と、
前記走査チップを装着する第２の平面基板とを含み、
前記第１の基板および前記第２の基板が積重ねられ、前記基板の周辺境界内で電気的に相互接続される、請求項１に記載の受信機。
【請求項８】
前記第１の基板を装着する第１の平面フレームと、
前記第２の基板を装着する第２の平面フレームと、
基板の積重ねを形成するよう前記フレームを締結する手段とをさらに含む、請求項７に記載の受信機。
【請求項９】
Ｎ個の独立したＲＦ入力信号を同時に受信することのできるＲＦ受信機であって、各信号は、或る走査角度および或る円形偏波または直線偏波によって特徴付けられており、前記受信機は、
入射ＲＦ信号エネルギに応答し、合成信号ＲＦXを生成するための第１の放射器と、
前記第１の放射器に直交し、入射ＲＦ信号エネルギに応答し、合成信号ＲＦYを生成するための第２の放射器と、
Ｎ個のブランチ対を含む偏波補償段とを含み、各ブランチ対は９０°位相シフトブランチおよび１８０°位相シフトブランチを含み、前記受信機はさらに、
前記９０°位相シフトブランチの各々と前記１８０°位相シフトブランチの各々とを選択的に可能化または不能化するための偏波制御手段と、
各ブランチがＲＦX出力成分を生成することを引起すよう前記信号ＲＦXの実質的に等しい成分を前記Ｎ個の９０°位相シフトブランチに印加する信号分割器手段と、
各ブランチがＲＦY出力成分を生成することを引起すよう前記信号ＲＦYの実質的に等しい成分を前記Ｎ個の１８０°位相シフトブランチに印加する信号分割器手段と、
コヒーレント出力信号を生成するよう各ブランチ対に対するＲＦXおよびＲＦY出力成分を合計するための手段と、
Ｎ個のチャネルを含む走査角度補償段とを含み、各チャネルは可変位相シフタを含み、前記受信機はさらに、
各コヒーレント出力信号を前記Ｎ個のチャネルの別のチャネルに印加する手段と、
前記Ｎ個の独立した入力信号の前記或る走査角度に従って前記Ｎ個のチャネル位相シフタを選択的に変えるための走査角度制御手段とを含む、ＲＦ受信機。
【請求項１０】
前記９０°位相シフトブランチおよび前記１８０°位相シフトブランチはデジタル制御可能であり、
前記偏波制御手段は前記ブランチ対の各々を制御するためのデジタル制御信号を供給する、請求項９に記載の受信機。
【請求項１１】
各ブランチ対が以下のように制御される、請求項１０に記載の受信機。
【表２】
2006516379.tif 000006
【請求項１２】
前記Ｎ個のチャネルの各々は可変減衰器を含む、請求項９に記載の受信機。
【請求項１３】
前記可変位相シフタの各々および前記可変減衰器の各々はデジタル制御可能であり、
前記走査角度制御手段はデジタル制御信号を前記位相シフタおよび減衰器に供給する、請求項１２に記載の受信機。
【請求項１４】
第１の平面基板と、
前記第１の基板上に前記偏波補償段を装着する手段と、
第２の平面基板と、
前記第２の平面基板上に前記走査角度補償段を装着する手段とをさらに含む、請求項９に記載の受信機。
【請求項１５】
積重ねを形成するよう前記第１の平面基板と前記第２の平面基板とを一緒に締結するための手段をさらに含む、請求項１４に記載の受信機。
【請求項１６】
積重ねられた基板の間に電気的な相互接続を形成する手段をさらに含む、請求項１５に記載の受信機。
【請求項１７】
前記電気的な相互接続はＲＦ信号、デジタル制御信号およびＤＣ電力を処理する、請求項１６に記載の受信機。
【請求項１８】
各信号が或る走査角度および或る円形偏波または直線偏波によって特徴付けられているＮ個の独立したＲＦ入力信号を同時に受信する方法であって、前記方法は、
合成信号ＲＦXを生成するために第１の面に対する入射信号エネルギに応答するステップと、
合成信号ＲＦYを生成するために前記第１の面に直交する第２の面に対する入射信号エネルギに応答するステップと、
前記合成信号ＲＦXをＮ個の成分に分割するステップと、
前記合成信号ＲＦYをＮ個の成分に分割するステップと、
前記ＲＦX成分の各々を前記ＲＦY成分のうちの１つと一意的に対にするステップと、
各対に対するコヒーレント出力ＲＦXYを生成するために公知の偏波を補償するよう前記ＲＦX成分およびＲＦY成分のＮ個の対の各々を処理するステップと、
前記Ｎ個の入力信号を回復するために公知の走査角度の偏差を補償するよう前記Ｎ個のコヒーレント出力の各々を処理するステップとを含む、方法。
【請求項１９】
前記Ｎ個の対の各々を処理する前記ステップは、前記ＲＦX成分を９０°だけ選択的に位相シフトし、前記ＲＦY成分を１８０°だけ選択的に位相シフトしてコヒーレント出力を生成するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コヒーレント出力を処理する前記ステップは、公知の走査角度の偏差を補償するよう前記コヒーレント出力の各々を可変的に位相シフトするステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、政府契約Ｎ００１７８−９９−９−９００１の下でなされたものである。
【０００２】
発明の分野
この発明は概してアクティブアレイＲＦシステムに関し、より特定的には、それぞれ異なる走査角度を有し得、円形または直線的に偏波され得るＮ個の独立したＲＦ入力信号を同時に受信することのできる受信機に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
先行技術では、円形におよび／または直線的に偏波された信号を処理するための広範囲の軍用および商用の応用例において有用なさまざまなアクティブアレイＲＦシステムが説明される。たとえば、米国特許第６，０２０，８４８号は、電気的に選択可能な単極性または同時双極性／デュアルビーム信号の受信を可能にするフェーズドアレイアンテナシステムを記載する。
【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、広い走査角度範囲内において複数の源から（直線的または円形に）偏波された複数の独立したＲＦ入力信号を同時に受信することができる広帯域受信機システムに関する。この発明の実施例は軍用および商用の広範な用途に適している。この明細書中に記載される具体的な実施例は、Ｘ／Ｋｕバンド内、たとえば１０．９〜１５．３５Ｇｈｚの入力信号を受信するのに特に適している。
【０００５】
この発明に従った好ましい受信機は、合成信号ＲＦXおよびＲＦYをそれぞれ受信するための第１および第２の線形に直交した放射器を利用する。各合成信号は複数の独立したＲＦ入力信号を含み得、たとえば、ｆ1の周波数ではＦ１、ｆ2の周波数ではＦ２、ｆＮの周波数ではＦＮを含み得る。合成信号ＲＦXおよびＲＦYはそれぞれ複数の成分、たとえば（ここではＮ＝４）ＲＦX1、ＲＦX2、ＲＦX3、ＲＦX4およびＲＦY1、ＲＦY2、ＲＦY3、ＲＦY4に分割される。次いで、ＲＦXおよびＲＦY成分は、４つのコヒーレント信号、すなわちＲＦXY1、ＲＦXY2、ＲＦXY3、ＲＦXY4を生成するために受信すべき信号の公知の偏波（たとえば、左旋円、右旋円、直線０〜９０°／１８０°〜２７０°および直線９０°〜１８０°／２７０°〜３６０°）に基づいて選択的に位相シフトすることによって偏波補償段階において一意的に対にされて処理される。次いで、これらの４つのコヒーレント信号は走査角度補償段階において選択的に位相シフトされて、入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を回復する。回復された入力信号は好ましくは帯域通過フィルタにかけられる。
【０００６】
より特定的には、好ましい実施例においては、合成信号ＲＦXが４方向分割器に印加されて、当該４方向分割器が４つの信号成分ＲＦX1、ＲＦX2、ＲＦX3、ＲＦX4を生成する。同様に、合成信号ＲＦYが４方向分割器に印加されて、信号成分ＲＦY1、ＲＦY2、ＲＦY3、ＲＦY4が生成される。各信号成分は４つの入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４からの寄与を含む。次に、ＲＦX信号成分はそれぞれ、制御可能な９０°位相シフトブランチを通され、ＲＦY信号成分はそれぞれ、制御可能な１８０°位相シフトブランチを通される。各９０°位相シフトブランチの出力は、１８０°位相シフトブランチからの出力と一意的に対にされ、４つの２方向結合器のうちの１つにまとめられてコヒーレント出力を生成する
。９０°位相シフトブランチおよび１８０°位相シフトブランチはデジタル制御されて所望の偏波角を規定する、すなわち、各ブランチ対のために右旋円偏波されるか、左旋円偏波されるかまたは直線的に偏波される。以下の表は、各々の極性条件に対する各ブランチ対のための偏波位相シフタの例示的な２ビット制御を説明する。
【０００７】
【表１】
2006516379.tif 000003
【０００８】
４つの２方向結合器のコヒーレント出力は、各々が入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を含んでいるが、それぞれ４つのデジタル制御された位相シフタに印加されて走査角度を補償する。より特定的には、第１の２方向結合器処理信号ＲＦX1およびＲＦY1の出力が第１の位相シフタに印加され、当該第１の位相シフタがデジタル制御されて入力信号Ｆ１の走査角度を規定する。同様に、第２、第３および第４の２方向結合器の出力がそれぞれ第２、第３および第４の位相シフタに印加され、当該第２、第３および第４の位相シフタがそれぞれデジタル制御されて信号Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の走査角度を規定する。走査角度位相シフタからの出力は受信された入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を含むが、好ましくは、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に同調された帯域フィルタを通される。この発明に従った受信機の好ましい実現例は、コンパクトな基板アセンブリに積重ねられるよう構成された複数の基板を利用する。好ましい基板アセンブリは、以下のように構成される６つの基板または層を含む：
層１＝放射器／バラン基板
層２＝低雑音増幅器（ＬＮＡ）基板
層３＝第１の円形／直線偏波制御基板
層４＝第２の円形／直線偏波制御基板
層５＝走査制御基板
層６＝レギュレータ基板
当該基板は、好ましくはファズ・ボタン（fuzz-button）相互接続およびケージドバイアホール（caged via hole）技術を用いて垂直に接続される。
【０００９】
好ましい基板アセンブリは１６チャネルの装置を含む。すなわち、放射器／バラン基板は１６要素のマトリックスを形成し、各要素は合成信号ＲＦXおよびＲＦYを供給するための直交偏波された放射器を含んでいる。各要素は上述の受信機を形成するスタックアセンブリの層を通じて結合されて、４つの入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を回復する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
詳細な説明
図１をまず参照すると、複数の独立したＲＦ入力信号を同時に受信するための、この発明に従った受信機１００が概略的に示される。例示的な複数の入力信号は図１においてＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４として表わされ、それぞれの独立した信号源（ｓ／ｓ）から出るものとして示される。当該信号源の特徴は、受信機１００の用途に応じて大幅に異なる可能性がある。たとえば、当該信号源は、テレビ放送および／またはインターネットおよび／またはデータ信号を転送するためのさまざまな商用のシステムおよびダイレクト・トゥー
・ホームシステムで用いるために衛星をベースとしたものであってもよい。他の応用例においては、当該信号源は航空機、船舶および陸上ベースの局を含んでもよく、それぞれの間の通信を提供し得る。
【００１１】
ここで説明される入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４はそれぞれ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４で動作すると想定されるだろう。独立した入力信号は各々、直線的または円形（右旋円または左旋円）に偏波され、受信機１０に対して公知の走査角度に向けられるとも想定されるだろう。受信機１０の所期の機能は、複数の入力信号を、それらが異なる走査角度および偏波を示すにもかかわらず同時に受信できることである。この発明に従った受信機は、ここでは、１０．９〜１５．３５ＧＨｚの範囲の受信された入力信号を処理するよう意図された好ましい実施例に関連して記載され、各入力信号は円形または直線的に偏波され得、受信機に対して−４５°〜＋４５°の範囲内の走査角度を示し得る。
【００１２】
受信機１０は、互いに対して直交に装着される第１の放射器１２および第２の放射器１３を含む。放射器１２および１３は、当該放射器に入射する信号エネルギに応答して合成出力信号ＲＦXおよびＲＦYをそれぞれ生成する。こうして、合成信号ＲＦXおよびＲＦYは各々、入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４からの寄与を含む。図１に図示のとおり、合成信号ＲＦXはバラン回路（balun）１４を介して低雑音増幅器１５に印加される。同様に、合成信号ＲＦYはバラン回路１６を介して低雑音増幅器１７に印加される。低雑音増幅器１５の出力は分割器回路１８に加えられ、当該分割器回路１８が実質的に等しい４つの成分信号ＲＦX1、ＲＦX2、ＲＦX3、ＲＦX4を生成する。同様に、低雑音増幅器１７の出力が分割器回路１９を通じて結合されて、実質的に等しい４つの成分信号ＲＦY1、ＲＦY2、ＲＦY3、ＲＦY4を生成する。ＲＦXおよびＲＦY成分信号はすべて、極性補償段２０の入力に印加される。
【００１３】
極性補償段２０は複数のチャネルまたはブランチ対から成る。各ブランチ対２１は、９０°位相シフトブランチ２２および１８０°位相シフトブランチ２３を含む。より特定的には、図１では、分割器１８によって供給されるＲＦX成分が極性補償段２０内の異なる９０°位相シフトブランチ２２にそれぞれ印加されることに留意されたい。９０°位相シフトブランチ２２は各々、デジタル制御可能な９０°位相シフタ２４と１つまたはそれ以上の増幅器段とを含むものとして図示される。同様に、分割器１９からの成分出力はそれぞれ別の１８０°位相シフトブランチ２３に印加され、各ブランチはデジタル制御可能な１８０°位相シフタ２５と１つまたはそれ以上の増幅器段とを含んでいる。
【００１４】
デジタルコントローラ２７は、極性補償段２０において位相シフタ２４、２５の各々の状態（すなわち、オン／オフ）を選択的に制御するために設けられる。こうして、たとえば、４つのビット（出力２８）がそれぞれ４つの９０°位相シフタ２４を制御する。同様に、４つのビット（出力２９）がそれぞれ４つの１８０°位相シフタ１１５を制御する。極性補償は以下の表に従って各ブランチ対において行なわれる：
【００１５】
【表２】
2006516379.tif 000004
【００１６】
上記の表に従った動作により、極性補償段２０が、対にされたＲＦXおよびＲＦY成分信号を位相合わせしてそれぞれのブランチ対からコヒーレント出力信号ＲＦXY1、ＲＦXY2、ＲＦXY3、ＲＦXY4を生成することが可能になる。ブランチ対の出力信号は各々、それぞれのブランチ信号の和を構成する。これらのコヒーレントブランチ対の出力信号は走査角度補償段３０の別々のチャネルに印加される。
【００１７】
走査角度補償段３０は４つのチャネルで構成されるものとして示され、各チャネル３１は、デジタル制御可能な位相シフタ３３と直列に接続されたデジタル制御可能な減衰器３２から成る。
【００１８】
１２ビットコントローラ出力３５（すなわち、１チャネル当り３ビット）が４つの減衰器３２を制御する。当該減衰器は、補償段３０の複数のチャネル上で振幅のバランスを取るよう機能する。
【００１９】
１６ビットコントローラ出力３６（すなわち、１チャネル当り４ビット）が位相シフタ３３を制御して、各チャネルに対する走査角度を規定する。典型的には、走査角度補償段３０に印加された各コヒーレント信号、たとえばＲＦXY1は、放射器上の入力信号エネルギの入射角度に依存した主要な入力信号を含むだろう。
【００２０】
こうして、極性補償段２０および走査角度補償段３０がともに如何に放射器１２および１３によって供給される合成信号を処理して位相シフタ３３の出力における入力信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を回復するかが理解されるはずである。位相シフタ３３からの出力は、好ましくは、それぞれ入力信号周波数すなわちｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に同調されるバンドパスフィルタ３８をそれぞれ通るように方向付けされる。
【００２１】
ここで図３を参照すると、さまざまな走査角度を示し得、さまざまに偏波され得るＸ／Ｋｕバンド内の４つの同時入力信号を受信するためのアクティブフェーズドアレイアンテナシステムにおいて用いるための１６チャネルの基板アセンブリ１００（しばしば「受信タイル（Receive Tile）」と称される）を含むこの発明の好ましい構造の実現例が示される。図２は、アセンブリ１００の単一のチャネルの機能回路を示すブロック図である。
【００２２】
図３に示される基板アセンブリ１００は、積重ねられた６つの基板または層から成る。図４には単一の例示的な基板の分解図が示される。これらの基板技術によりアセンブリ１００が形成される。上部の基板層は、バラン基板１０２に隣接して装着された１６個の放射器素子のマトリックス１０１を含む。各放射器素子は、２つの直交偏波された正方形のパッチ放射器を含む。直交した放射器の各対により、図１に関連して記載されるさまざまに偏波された信号を受信することが可能となる。放射器マトリックス１０１は、好ましくは多層ＬＴＣＣ基板を含むバラン基板１０２に取付けられる。当該バラン基板１０２は、
たとえばフィルムエポキシ１１３（図４）によってアルミニウム−グラファイトフレーム１０３に取付けられる。当該フレーム１０３はファズ・ボタン相互接続１１１を支持し、複数の基板間における垂直な接続を可能にする。ファズ・ボタン相互接続１１１は、基板間におけるＲＦ信号、ＤＣ信号およびデジタル信号の伝搬を支持する。
【００２３】
放射器／バラン基板層の下に低雑音増幅器（ＬＮＡ）基板１０４がある。この多層ＬＴＣＣ基板は、ＲＦ信号を低雑音増幅器チップ３００に入力したり当該低雑音増幅器チップ３００から出力したりするためのストリップ線路および２方向分割器２０１（図２）を有する。１６個の低雑音増幅器チップ３００は基板１０４に据付けられる。ＬＮＡチップは、ケージドバイアホール１１２およびストリップ線路によってストリップ線路および出力分割器に接続される。ＤＣ信号はまた、ケージドバイアホールによってチップに転送される。
【００２４】
マトリックス１０１の直交した放射器の各対は、上述の合成信号ＲＦXおよびＲＦYを低雑音増幅器チップ３００に供給することにより入射信号エネルギに応答する。低雑音増幅器チップの出力はストリップ線路分割器２０１に接続されて、当該ストリップ線路分割器２０１が信号を実質的に等しい２つの成分信号に分割する。ＬＮＡチップ３００は２チャネルの増幅器を含む。各チャネルは、９．７５〜１５．３５ＧＨｚの周波数範囲で動作する５段のバランスの取れた低雑音増幅器３０１である。各チャネルは、入出力において２つのラング（Lang）結合器３０３を備えた２段の低雑音増幅器３０２と、入出力において２つのラング結合器３０３を備えた３段の緩衝増幅器３０４とを含む。低雑音増幅器チップ３００は放射器からの合成入力信号ＲＦXおよびＲＦYを増幅して、アクティブアレイの低雑音指数、高い入力リターンロスおよび広い帯域幅を維持する。ＬＮＡ基板１０４は、フィルムエポキシ１１３を用いてアルミニウム−グラファイトフレーム１０５に取付けられる。次いで、基板１０４が、ファズ・ボタン相互接続１１１を介して放射器／バラン基板１０２に接続される。
【００２５】
アセンブリ１００はさらに、ＬＮＡ基板１０４の下に相互接続される第１の円形／直線偏波基板１０６を含む。この多層ＬＴＣＣ基板１０６は、基板１０６においてＲＦ信号を円形／直線偏波チップ４００に入力したり当該円形／直線偏波チップ４００から出力したりするための２方向分割器２０１および２方向結合器２０２を有する。１６個のチップ４００が円形／直線偏波基板１０６に据付けられる。これらのチップは、ケージドバイアホール１１２およびストリップ線路を介して入力分割器２０１および出力結合器２０２に接続される。ＤＣ信号およびデジタル信号はまた、ケージドバイアホールによってチップに転送される。
【００２６】
基板１０６上の各入力分割器がＬＮＡ基板１０４からの出力信号を分割して実質的に等しい成分信号を生成し、当該成分信号が円形／直線偏波チップ４００に供給される。チップ４００の各々は、図１に関連して記載されるように、デジタル（１ビット）制御可能な９０°位相シフタと、デジタル（１ビット）制御可能な１８０°位相シフタとを含む。チップ４００の各々はまた、位相シフタを制御するために直列制御ストリームを並列制御ビットに変換するための直列−並列コンバータ（ＳＰＣ）を含む。ＳＰＣ装置は好ましくはガリウム砒素（ＧａＡｓ）技術によって実現され、チップ設計に組込まれる。チップ４００上でデジタル回路およびＲＦ回路を統合することにより、非常にコンパクトな物理的パッケージ内で高い性能を実現することが可能となる。基板１０６上の出力結合器２０２が、円形／直線偏波（ＣＰ／ＬＰ）チップ４００からの出力信号を結合する。基板１０６は、フィルムエポキシ１１３を用いてアルミニウム−グラファイトフレーム１０５に取付けられる。
【００２７】
ＣＰ／ＬＰチップ４００は、直線的または円形に偏波された２つの信号を同時に受信す
ることのできる４チャネルの受信機チップである。チャネル１および２の各々は、２段の増幅器４０３、９０°位相シフト４０４および１段の増幅器４０５を含む。チャネル３および４の各々は、２段の増幅器４０６、１８０°位相シフト４０７および１段の増幅器４０８を含む。４ビットのデジタル直列−並列コンバータ４０９は３つのＴＴＬ信号を用いて、受信された信号の偏波角度を制御する位相シフタビットを制御する。チャネル１および３は、チップ４００に印加された第１の信号の線形に直交した成分を受信する。チャネル２および４は、チップ４００に印加された第２の信号の線形に直交した成分を受信する。増幅器段は入力信号を増幅する。１８０°位相シフトおよび９０°位相シフトを制御する制御ビットにより、先に示された表に記載されるように、別々に偏波された受信信号の位相合わせが可能となる。
【００２８】
第１の円形／直線偏波基板１０６の下に第２の円形／直線偏波基板１０７がある。当該基板１０７は実質的に基板１０６と同じであり、ＲＦ信号を円形／直線偏波チップ４００に入力したりそこから出力したりするための２方向分割器２０１と２方向結合器２０２とを含む。１６個のチップ４００は円形／直線偏波基板１０７に据付けられる。図２と図１の先の説明とから、基板１０６がコヒーレント信号ＲＦXY2およびＲＦXY3を生成し、基板１０７がコヒーレント信号ＲＦXY1およびＲＦXY4を生成することが理解されるはずである。
【００２９】
円形／直線偏波基板１０７の下に走査基板１０８がある。この多層ＬＴＣＣ基板は、ＲＦ信号を走査チップ５００に入力したり当該走査チップ５００から出力したりするためのストリップ線路を有する。１６個の走査チップ５００が走査基板１０８に据付けられる。これらのチップは、ケージドバイアホール１１２およびストリップ線路を介して入出力ストリップ線路に接続される。ＤＣ信号およびデジタル信号はまた、ケージドバイアホールによってチップ５００に転送される。円形／直線偏波基板１０６、１０７によって生成された４つのコヒーレント出力信号は走査チップ５００に供給される。走査チップ５００の各々は４つのチャネル５０１から成り、各チャネルは、図１に関連して前述されたように、デジタル（３ビット）制御可能な減衰器５０２とデジタル（４ビット）制御可能な位相シフタ５０４とを含む。各チャネル５０１は３ビット減衰器５０２と４ビット位相シフタとを含む。３ビット減衰器５０２は各々、５、１および２ｄＢビットを有する。４ビット位相シフタ５０４は各々、２２．５°、４５°、９０°および１８０°の位相ビットを有する。各チップ５００はまた、減衰器および位相シフタを制御するために直列な２８ビットストリームを並列ビットに変換するための直列−並列コンバータ５０７を含む。減衰器は、フェーズドアレイアンテナのために適切な信号のバランスを取ったり、当該適切な信号を逓減させたりすることを促進することで、サイドローブを低減させる。走査チップ５００は、図１に関連して記載されるように受信機の走査角度を制御し、当該受信機が異なる走査角度を持つ信号を受信することを可能にする。
【００３０】
各チップ５００上の直列−並列コンバータ５０７が好ましくはＧａＡｓ技術を用いて実現されて、チップ上におけるデジタル回路とＲＦ回路との統合を可能にする。この統合は、全体的な基板アセンブリの空間要件を最小限にする能力を助ける。さらに、アクティブアレイアンテナの動作周波数が放射器素子間の間隔によって決定されるので、サイズを最小にすることにより、高周波数の電気的性能の向上を実現させることができる。
【００３１】
走査基板１０８は、フィルムエポキシ１１３を用いてアルミニウム−グラファイトフレーム１０５に取付けられ、ファズ・ボタン相互接続１１１を介して円形／直線偏波基板１０７に接続される。
【００３２】
レギュレータ基板１０９は走査基板１０８の下に位置する。この多層ＬＴＣＣ基板１０９は、１６個の走査チップ５００からの出力信号を結合する４つの１６方向結合器６０２
を含む。レギュレータ基板１０９はまた、アセンブリ１００におけるさまざまなチップと、チップをオンにしたりオフにしたりするためのスイッチ６０６とにＤＣ信号を供給するためのレギュレータチップ６０４を含む。レギュレータ基板１０９は、ＤＣ信号およびデジタル信号を転送するためのマルチピンコネクタと、ＤＣおよびデジタルフィルタリングのためのキャパシタと、ＲＦ信号を基板アセンブリ１００から出力させるための４つのＧＰＯコネクタとを有する。この基板１０９は、フィルムエポキシ１１３を用いてアルミニウム−グラファイトフレーム１１０に取付けられる。多重基板フレーム１１１は、ねじ１１４、１１５を用いるかまたは如何なる好適な代替の締付け機構によっても据付けられる。
【００３３】
基板１０８上における１６個の走査チップ５００の各々からの４つの出力信号が、結合器６０２を介し、それぞれｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に同調された４つのバンドパスフィルタ８００に接続される。当該フィルタ８００は好ましくは基板アセンブリ１００の外側に設置される。
【００３４】
上述のことから、異なる偏波と異なる走査角度とを有し得る複数の独立したＲＦ入力信号を受信機が同時に受信することを可能にする装置が説明されたことが明らかになるはずである。好ましい実施例を詳細に記載してきたが、この発明の精神の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲の所期の範囲内にある多くの変形例および変更例が当業者によって見出されることが認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に従った受信機のアーキテクチャを示すブロック図である。
【図２】図１の受信機アーキテクチャの好ましい電子的な実現例を示すブロック図である。
【図３】各チャネルが４つの独立したＲＦ入力信号を受信することのできるアクティブアレイＲＦシステムの１６個のチャネルを実現するスタックアセンブリを示す等角分解図である。
【図４】図３のスタックアセンブリの例示的な層を示す分解等角図である。
【図１】
2006516379.tif 000007
【図２】
2006516379.tif 000008
【図３】
2006516379.tif 000009
【図４】
2006516379.tif 000010
【国際調査報告】
2006516379.tif 000011