(57)【要約】送信アンテナを提供するように配置された第１の複数のアンテナ素子を含んだ第１のアレーを含む送受信システム。このシステムは、受信アンテナを提供するように配置された第２の異なる複数のアンテナ素子を有する第２のアレーをさらに含む。第１のアレーは第１のスイッチングシステムに接続され、第１のスイッチングシステムは、少なくとも１つの送信ビームを選択的に形成するように動作する。第２のアレーはビーム結合システムに接続され、ビーム結合システムは、複数の受信ビームを選択的に形成するように動作する。一実施の形態では、送信ビームおよび受信ビームの選択されたものが結合されて、所望の空間位置に複数の双方向ビームが形成される。
2006506931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アンテナを提供するように配置された第１の複数のアンテナ素子を含む第１のアレーと、
受信アンテナを提供するように配置された第２の異なる複数のアンテナ素子を含む第２のアレーと、
前記第１のアレーに接続され、少なくとも１つの送信ビームを選択的に形成するように動作するビームスイッチングシステムと、
前記第２のアレーに接続され、複数の受信ビームを選択的に形成するように動作するビーム結合システムと、
を備えた送受信システム。
【請求項２】
前記第１のアレーは、前記第２のアレーよりも少ないアンテナ素子を含む、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項３】
前記第１の複数のアンテナ素子は、方位角に約４個の素子および仰角に約３個の素子を含む送信アレーに配置される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項４】
前記送信アレーは約１２個の素子を含む請求項３に記載の送受信システム。
【請求項５】
前記第２の複数のアンテナ素子は、方位角に約８個の素子および仰角に約６個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項６】
前記受信アレーは約４８個の素子を含む請求項５に記載の送受信システム。
【請求項７】
前記第２の複数のアンテナ素子は、方位角に約４個の素子および仰角に約６個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項８】
前記受信アレーは約２４個の素子を含む請求項７に記載の送受信システム。
【請求項９】
前記ビームスイッチングシステムは、複数のアンテナポートおよび複数のスイッチポートを有する第１のビーム形成回路を含み、前記複数のアンテナポートの各々は、前記第１の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項１０】
前記ビームスイッチングシステムは、入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１のスイッチビーム結合回路をさらに含み、前記複数の出力ポートの各々は、前記第１のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートの対応するものに接続される、請求項９に記載の送受信システム。
【請求項１１】
前記ビーム結合システムは、複数のスイッチポートおよび複数の出力ポートを有する第２のスイッチビーム形成回路を含み、前記複数のアンテナポートの各々は、前記第２の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項１２】
前記ビーム結合システムは、スイッチビーム結合システムをさらに含み、
該スイッチビーム結合システムは、出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第１のスイッチであって、該複数の入力ポートの各々は、前記第２のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートのそれぞれ第１のものに接続される、第１のスイッチを含む、
請求項１１に記載の送受信システム。
【請求項１３】
前記スイッチビーム結合システムは、
出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第２のスイッチであって、該複数の入力ポートの各々は、前記第２のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートのそれぞれ第２のものに接続される、第２のスイッチをさらに含む
請求項１２に記載の送受信システム。
【請求項１４】
前記スイッチビーム形成システムは、
前記第１のスイッチの前記出力ポートに接続された第１の入力および、前記第２のスイッチの前記出力ポートに接続された第２の入力を有し、前記スイッチビーム結合システムの出力に接続された出力を有する電力分割器回路、
をさらに含む、請求項１３に記載の送受信システム。
【請求項１５】
前記スイッチビーム結合システムの前記出力に接続された受信機をさらに備える、請求項１４に記載の送受信システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの減衰器が、前記第１のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートの各１つに接続される、請求項９に記載の送受信システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのアンテナ素子は、方位角に約１個の素子および仰角に約３個の素子を含む送信アレーに配置される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項１８】
前記送信アレーは約３個の素子を含む請求項１７に記載の送受信システム。
【請求項１９】
前記複数のアンテナ素子は、方位角に約８個の素子および仰角に約６個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項２０】
前記受信アレーは約４８個の素子を含む請求項１９に記載の送受信システム。
【請求項２１】
前記ビームスイッチングシステムは、前記第１のアレーに接続された少なくとも１つのアンテナポートと、信号ジェネレータに接続された少なくとも１つのスイッチポートとを有するビーム形成回路を含む、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項２２】
前記ビームスイッチングシステムは、第１の所定の方向に少なくとも１つの送信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも１つの送信移相器を含み、前記ビーム結合システムは、第２の所定の方向に複数の受信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも１つの受信移相器を含む、請求項１に記載の送受信システム。
【請求項２３】
前記第１のアレーに接続された前記ビームスイッチングシステムは、複数の送信ビームを形成するように動作し、
前記第２のアレーに接続された前記ビーム結合システムは、複数の受信ビームを形成するように動作し、
前記複数の送信ビームの所定のものおよび前記複数の受信ビームの所定のものは、結合されて複数の双方向ビームを形成する、
請求項１に記載の送受信システム。
【請求項２４】
送受信システムを使用して複数の双方向放射ビームを形成する方法であって、
前記送受信システムの送信アンテナアレーを制御して、複数の送信放射ビームを提供し、
前記送受信システムの受信アンテナアレーのスイッチビーム結合回路を制御して、複数の受信放射ビームを検知し、
前記複数の送信ビームの所定のものおよび前記複数の受信ビームの所定のものを結合して、前記複数の双方向放射ビームを形成する、
ことを含む方法。
【請求項２５】
前記送信アンテナアレーの制御は、前記送信アンテナアレーに接続されたビームスイッチングシステムを制御して、前記複数の送信放射ビームを提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記受信アンテナアレーの制御は、前記受信アンテナアレーに接続されたビーム結合システムを制御して、前記複数の受信放射ビームを提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第１の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第１の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第１の双方向放射ビームを提供することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第１の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第２の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第２の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第３の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第２の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第３の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第４の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第２の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第５の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第６の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第３の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第５の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第７の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第３の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第６の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第８の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第６の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第９の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第４の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第７の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第１０の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第１の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第２の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３８】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第２の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第３の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第２の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第４の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第３の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第３の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第５の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第３の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第６の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第４の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第７の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、送受信システムに関し、特に、非対称の送信アンテナおよび受信アンテナを有するアレーアンテナを利用した送受信システムに関する。
発明の背景
当該技術分野で既知のように、市販の製品にレーダシステムを含めることが増加傾向にある。例えば、自動車、トラックボート、飛行機、および他の車両にレーダシステムを含めることが望ましい。このようなレーダシステムは、コンパクトで比較的低コストでなければならない。
【０００２】
さらに、いくつかの用途は、構造の物理的サイズに対する制限に加えて、最小の動作性能要求事項に対する制限を含む比較的難しい設計パラメータを有する。このような競合設計要求事項は、このようなレーダシステムの設計を比較的困難なものとする。設計の課題の中には、低コストでコンパクトな設計目標を満たし、かつ、比較的高性能を有するアンテナシステムを提供する課題がある。
【０００３】
例えば、自動車のレーダシステムでは、コストおよびサイズの考慮すべき事項はかなり重要である。さらに、自動車のレーダアプリケーションの性能要求事項（例えば、カバレッジエリア）を満たすには、アレーアンテナが必要とされる。
【０００４】
したがって、コンパクトであり、高密度の回路環境で動作でき、かつ、製造コストが比較的低く、さらに比較的高性能の特性を有するアンテナアレーを提供することが望ましい。
発明の概要
本発明の原理に従って、比較的コンパクトで、高密度回路環境で動作でき、かつ、比較的製造コストが低く、さらに、比較的高性能な特性を有するアンテナアレーを提供する送受信システムを提示する。
【０００５】
送受信システムは、送信アンテナを提供するように配置された第１の複数のアンテナ素子を含む第１のアレーを備える。このシステムはさらに、受信アンテナを提供するように配置された第２の異なる複数のアンテナ素子を含む第２のアレーを備える。ビームスイッチングシステムは第１のアレーに接続されて、少なくとも１つの送信ビームを選択的に形成するように動作する。ビーム結合システムは、第２のアレーに接続されて、複数の受信ビームを選択的に形成するように動作する。
【０００６】
一態様において、第１のアレーは、第２のアレーよりも少ないアンテナ素子を含む。さらに、第１の複数のアンテナ素子は、アジマス（方位角）に約４個の素子およびエレベーション（仰角）に約３個の素子を含む送信アレーに配置される。この配置、ならびに他の配置において、送信アレーは約１２個の素子を含む。第２の複数のアンテナ素子は、方位角に約８個の素子および仰角に約６個の素子を含む受信アレーに配置される。この配置、ならびに他の配置において、受信アレーは約４８個の素子を含む。
【０００７】
別の態様において、第２の複数のアンテナ素子は、方位角に約４個の素子および仰角に約６個の素子を含む受信アレーに配置される。この配置、ならびに他の配置において、受信アレーは約２４個の素子を含む。
【０００８】
一態様において、ビームスイッチングシステムは、複数のアンテナポートおよび複数のスイッチポートを有する第１のビーム形成回路を含む。複数のアンテナポートのそれぞれは、第１の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される。さらに、ビームスイッチングシステムは、入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１のスイッチビーム結合回路を含む。複数の出力ポートのそれぞれは、上記第１のビーム形成回路の複数のスイッチポートの対応するものに接続される。少なくとも１つの減衰器はまた、第１のビーム形成回路の複数のスイッチポートの各１つに接続されることができる。
【０００９】
一態様において、ビーム結合システムは、複数のスイッチポートおよび複数の出力ポートを有する第２のスイッチビーム形成回路を含む。複数のアンテナポートのそれぞれは、第２の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される。さらに、ビーム結合システムは、スイッチビーム結合システムを含む。スイッチビーム結合システムは、出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第１のスイッチを含む。複数の入力ポートの各々が、第２のビーム形成回路の複数のスイッチポートのそれぞれ第１のものに接続される。
【００１０】
スイッチビーム結合システムは、出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第２のスイッチをさらに含む。複数の入力ポートの各々は、第２のビーム形成回路の複数のスイッチポートのそれぞれ第２のものに接続される。さらに、スイッチビーム形成システムは、第１のスイッチの出力ポートに接続された第１の入力および第２のスイッチの出力ポートに接続された第２の入力を有し、かつ、上記スイッチビーム結合システムの出力に接続された出力を有する電力分割器回路を含む。受信機はさらに、上記スイッチビーム結合システムの出力に接続される。
【００１１】
一態様において、送受信システムは、送信アンテナを提供するように配置された少なくとも１つのアンテナ素子を含む第１のアレーを備える。送受信システムはさらに、受信アンテナを提供するように配置された複数のアンテナ素子を含む第２のアレーを備える。ビームスイッチングシステムは、第１のアレーに接続されて、少なくとも１つの送信ビームを形成するように動作する。ビーム結合システムは、第２のアレーに接続されて、複数の受信ビームを形成するように動作する。
【００１２】
一態様において、第１のアレーは、第２のアレーよりも少ないアンテナ素子を含む。さらに、第１のアレーの少なくとも１つのアンテナ素子が配置され、方位角に約１個のアンテナ素子および仰角に約３個のアンテナ素子を含む送信アレーを形成する。この配置において、送信アレーは約３個のアンテナ素子を含む。
【００１３】
一態様において、第２のアレーの複数のアンテナ素子が配置され、方位角に約８個のアンテナ素子および仰角に約６個のアンテナ素子を含む受信アレーを形成する。この配置において、受信アレーは約４８個のアンテナ素子を含む。
【００１４】
ビームスイッチングシステムは、第１のアレーに接続された少なくとも１つのアンテナポートを有するビーム形成回路を含む。さらに、ビーム形成回路は、信号ジェネレータに接続された少なくとも１つのスイッチポートを含む。
【００１５】
一態様では、ビームスイッチングシステムは、第１の所定の方向に少なくとも１つの送信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも１つの送信位相シフタ（移相器）を含むことができる。同様に、ビーム結合システムは、第２の所定の方向に複数の受信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも１つの受信位相シフタを含むことができる。一態様では、この少なくとも１つの送信ビームの位相は、複数の受信ビームと反対の角度方向にシフトされる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によると、送受信システムは、送信アンテナを提供するように配置された第１の複数のアンテナ素子を有する第１のアレーを含む。ビームスイッチングシステムは、第１のアレーに接続されて、複数の送信ビームを形成するように動作する。送受信システムはさらに、受信アンテナを提供するように配置された第２の複数のアンテナ素子を有する第２のアレーを含む。ビーム結合システムは、第２のアレーに接続されて、複数の受信ビームを形成するように動作する。本発明の態様によると、複数の送信ビームの所定のものおよび該複数の受信ビームの所定のものは、結合されて複数の双方向ビームを形成する。
【００１７】
この特定の配置により、比較的コンパクトで、高密度回路環境で動作でき、比較的高性能な特性を有し、かつ、比較的製造コストが低い送受信システムが提供される。
本発明の別の態様によると、送受信システムを使用して複数の双方向放射ビームを形成する方法を提示する。この方法は、送受信システムの送信アンテナアレーを制御して、複数の送信放射ビームを提供することを含む。送受信システムの受信アンテナアレーもまた制御されて、複数の受信放射ビームが検知される。さらに、複数の送信ビームの所定のものおよび複数の受信ビームの所定のものが結合されて、複数の双方向放射ビームが形成される。
【００１８】
一態様において、送信アンテナアレーを制御することは、送信アンテナアレーに接続されたビームスイッチングシステムを制御することを含み、それによって、複数の送信放射ビームを提供する、送信アンテナアレーに接続されたビームスイッチングシステムを制御する。さらに、受信アンテナアレーを制御することは、受信アンテナアレーに接続されたビーム結合システムを制御することを含み、それによって、複数の受信放射ビームを提供する、受信アンテナアレーに接続されたビーム結合システムを制御する。
【００１９】
本発明の一特定の態様によると、複数の送信ビームの所定のものおよび複数の受信ビームの所定のものが結合されて、１０個の双方向放射ビームが形成される。より詳細には、複数の送信放射ビームの第１の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第１の受信放射ビームと結合されて、第１の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第１の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合されて、第２の双方向放射ビームが提供される。
【００２０】
さらに、複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合されて、第３の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第３の受信放射ビームと結合されて、第４の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合されて、第５の双方向放射ビームが提供される。
【００２１】
さらに、複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合されて、第６の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第５の受信放射ビームと結合されて、第７の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第６の受信放射ビームと結合されて、第８の双方向放射ビームが提供される。
【００２２】
複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第６の受信放射ビームと結合されて、第９の双方向放射ビームが提供される。最後に、複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第７の受信放射ビームと結合されて、第１０の双方向放射ビームが提供される。
【００２３】
本発明の別の態様によると、複数の送信ビームの所定のものおよび複数の受信ビームの所定のものが結合されて、７個の双方向放射ビームが形成される。より詳細には、複数の送信放射ビームの第１の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第１の受信放射ビームと結合されて、第１の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第１の受信放射ビームと結合されて、第２の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第２の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合されて、第３の双方向放射ビームが提供される。
【００２４】
さらに、複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第２の受信放射ビームと結合されて、第４の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第３の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第３の受信放射ビームと結合されて、第５の双方向放射ビームが提供される。複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第３の受信放射ビームと結合されて、第６の双方向放射ビームが提供される。最後に、複数の送信放射ビームの第４の送信放射ビームが複数の受信放射ビームの第４の受信放射ビームと結合されて、第７の双方向放射ビームが提供される。
【００２５】
本発明の上記特徴に加えて、本発明自体も、図面を参照する以下の説明からより十分に理解することができるであろう。
発明の詳細な説明
図１を参照して、長さＬおよび幅Ｗを有する基板１１から提供される非対称アンテナアレー１０について説明する。この非対称アンテナアレー１０は、送信アンテナアレー１２を提供するように基板１１上に配置された第１の複数のアンテナ素子と、受信アンテナアレー１４を提供するように基板１１上に配置された第２の複数のアンテナ素子とを含む。一実施の形態では、送信アンテナアレー１２は、４行１６ａ〜１６ｄおよび３列１８ａ〜１８ｃを含み、受信アンテナアレー１４は、８行２０ａ〜２０ｈおよび６列２２ａ〜２２ｆを含む。したがって、送信アンテナアレー１２は、方位角に４つの素子および仰角に３つの素子を有する１２個の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含む。これらの放射素子は、総称して２４で示す。さらに、受信アンテナアレー１４は、方位角に８つの素子および仰角に６つの素子を有する４８個の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含む。これらの放射素子は、総称して２６で示す。
【００２６】
放射器２４の個数が、受信アレー１４を規定するために基板１１上に配置された放射器２６の個数と異なる限り、放射器２４の配置および個数を複数変更して、送信アレー１２を規定するように基板１１上に配置できることは理解されるべきである。同様に、放射器２６の個数が、送信アレー１２を規定するように基板１１上に配置された放射器２４の個数と異なる限り、放射器２６の配置および個数を複数変更して、受信アレー１４を規定するように基板１１上に配置できることが理解されるべきである。図２〜図５と共に以下で説明するように、送信アレー１２は送信信号パスに接続され、受信アレー１４は受信信号パスに接続される。
【００２７】
図２を参照すると、例示の実施の形態では、ビームスイッチングシステム４０が、ビームフォーマ回路４１を含む。このビームフォーマ回路４１は、この特定の実施の形態では、複数のアンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄおよび複数のスイッチポート４４ａ〜４４ｄを有するバトラマトリックスビーム形成ネットワーク４１として示される。複数のアンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄは、総称して４２で示す。一実施の形態では、アンテナ素子ポート４２は、図１の送信アンテナアレー１２等の送信アンテナアレーに接続することができる。これについては、以下で詳述する。
【００２８】
送信ライン４５ａ〜４５ｄは、それぞれ、ビームフォーマ回路４１のスイッチポート４４ａ〜４４ｄのそれぞれを切換ビーム（スイッチビーム）結合回路４６に接続する。オプションとして、送信ライン４５ａ〜４５ｄの１つ、いくつか、またはすべては、振幅制御素子４３ａ〜４３ｄを含むことができる。これらの振幅制御素子４３ａ〜４３ｄは、例えば、減衰器または増幅器として提供することができる。振幅制御素子４３ａ〜４３ｄは、例えば、上述したような対応するアンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄのそれぞれから放射された個々のビームの信号レベルを制御するのに使用することができる。図には示していないが、同様の振幅制御素子を、ビームフォーマ回路４１とアンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄの一部またはすべてとの間に接続することもできる。これによって、アンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄのそれぞれから放射された個々のビームの信号レベルに対する制御が追加して提供される。
【００２９】
例示の実施の形態では、ビームフォーマポート４４ａとスイッチポート４７ａとの間の信号パスが振幅制御素子を含み、ビームフォーマポート４４ｄとスイッチポート４７ｄとの間の信号パスについても同様である。この配置では、アンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄのそれぞれから放射された個々のビームの信号レベルはほぼ同等になる。換言すると、アンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄのそれぞれから放射された個々のビームの信号レベルは、ほぼ同等の放射エネルギーを含むことになる。
【００３０】
スイッチビーム結合回路４６は、ここでは、ビームスイッチングシステム４０の出力ポートに接続された共通ポート４９を有する単極４投スイッチ（single pole four throw switch）４６から提供される。共通ポート４９は信号ジェネレータ５０に接続される。
【００３１】
一実施の形態では、アンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄのそれぞれは、図１に示す送信アンテナアレー１２の４行１６ａ〜１６ｄの対応するものに接続される。アンテナポート４２の複数のアンテナ素子ポート４２ａ〜４２ｄは拡張可能であることが理解されるべきである。したがって、４行よりも多くの行を有するアレーアンテナが使用された場合に、ビームフォーマ回路に適切な変更を行って、適切な個数のアンテナポート４２を有するビームフォーマ回路を提供することができる。
【００３２】
次に図３を参照すると、ビーム結合システム８０は、複数のアンテナ素子ポート６２ａ〜６２ｈおよび複数のスイッチポート６４ａ〜６４ｈを有するビーム形成回路６０を含む。複数のアンテナ素子ポート６２ａ〜６２ｈは総称して６２で示す。複数のスイッチポート６４ａ〜６４ｈは総称して６４で示す。この例示の実施の形態では、ビーム形成回路６０は、バトラマトリックスビーム形成ネットワークとして示されている。一実施の形態では、アンテナ素子ポート６２は、図１の受信アンテナアレー１４等の受信アンテナアレーに接続することができる。これについては以下で詳述する。
【００３３】
スイッチポート６４は、送信ライン６６ａ〜６６ｈを通じてスイッチビーム結合回路７０に接続される。既知のように、バトラマトリックスのポートフェージングは１８０°位相差を有し、曲線状の信号パス６６ａ、６６ｃ、６６ｆ、６６ｈは、ポートのすべてを互いに同位相にするのに必要な１８０°差のライン長を表す。スイッチビーム結合回路７０は、ここでは、１対の単極４投スイッチ７４、７５から提供される。スイッチ７４、７５のそれぞれは、電力分割器回路７７の各出力ポート７６、７８に接続された共通ポート７１、７３を含む。電力分割器回路７７は、入力ポート７９に供給された信号が出力ポート７６、７８において等しい位相および電力レベルを有するように設けられる。この例では、ポート７９は、出力ポート８１を介して受信機回路８２に接続される。
【００３４】
一実施の形態では、複数のアンテナ素子ポート６２ａ〜６２ｈは、図１に示す受信アンテナアレー１４の行２０ａ〜２０ｈの対応するものに接続される。アンテナポート６２の複数のアンテナ素子ポート６２ａ〜６２ｈは、複数行の放射器または素子を有する複数の異なる受信アンテナアレー（図示せず）を収容するように拡張可能であることは理解されるべきである。
【００３５】
図４を参照すると、この特定の実施の形態では、バトラビーム形成回路６０（図３）は、８つのビーム１２０ａ〜１２０ｈを形成する。すなわち、バトラマトリックス６０の複数のアンテナポート６２の１つに入力信号を提供することによって、バトラマトリックス６０は、その複数のスイッチポート６４の対応するものにおいて、ビーム１２０ａ〜１２０ｈの対応するものを生成する。この入力信号は、受信アンテナ２６から提供されるものである。ビーム位置を決定する計算は、以下の方程式を使用して求めることができる。
【００３６】
波長（インチ）：    λ：＝１１．８１／２４
素子数：    Ｎ：＝８
素子間隔（方位角）：    ｄ：＝．２２３
ビーム位置（度）：    ｂｅａｍｌｏｃ（Ｍ）：＝ａｓｉｎ［（λ／(Ｎ・ｄ)）・（Ｍ−１／２）］・１８０／π
ビーム数：    Ｍ：＝１…Ｎ／２
アレーが方位角において０．２２３”のアレー格子間隔を有するように設けられると、図４に示すビーム位置が提供される。一実施の形態では、ライン長の差分値ｎは、１／１６λとなるように選択される。これは、２４ＧＨｚの周波数では０．０１２７インチに対応する。図７も、図６のどのビームポートがどのビームを生成するかを示している。
【００３７】
次に図４Ａを参照して、計算されたアンテナ放射パターン１２２は、レーダシステムで使用できる４つの送信ビーム１２３ａ〜１２３ｄおよび７つの受信ビーム１２４ａ〜１２４ｇを含む。４つの送信ビームは、信号源５０（図２）が生成する送信信号をスイッチ４６を通じて供給することにより形成される。選択されたスイッチパスに応じて、信号は、バトラマトリックスポート４４ａ〜４４ｄ（図２）の１つに提供される。次に、バトラビーム形成回路４０は、４つの送信アンテナビーム１２３ａ〜１２３ｄの１つを形成する。すなわち、バトラマトリックス入力ポート４４ａ〜４４ｄ（図２）の１つに入力信号を提供することによって、送信アンテナ１２（図１）は、ビーム１２３ａ〜１２３ｄの対応するものを生成する。
【００３８】
７つの受信ビーム１２４ａ〜１２４ｇは、上述したように、バトラマトリックス６０（図３）によって形成された８つのビーム１２０ａ〜１２０ｈ（図４）の所定のものを結合することによって提供される。隣接するビーム（例えば、図４のビーム１２０ａ、１２０ｂ）を結合して、図４Ａに示すようなビーム１２４ａを生成することができる。定義により、バトラマトリックスからのビームは直交しているので、方位角でビームを結合することによって、（ビーム最大値に対して）２３ｄＢのピークサイドローブレベルを有するｃｏｓ（θ）のテーパが生成される。
【００３９】
結合した受信ビームの位置を以下の表に列挙する。
［表１］
表                                      
結合ビーム                              ビーム位置                
８，１                                  ０
４，８及び１，５                        ＋／−  １６
６，４及び５，３                        ＋／−  ３４
２，６及び３，７                        ＋／−  ５７
仰角には、２５ｄＢのチェビシェフテーパおよび１５°のビームステアもある。
【００４０】
図５を参照すると、アレーアンテナであって、図１と共に上述したように提供されるアンテナ素子のアレーを有し、図２と共に上述したタイプの送信パスに接続された送信アレー１２を有し、かつ、図３と共に上述したタイプの受信パスに接続された受信アレー１４を有する、アレーアンテナによって、７つのアンテナビーム１３０ａ〜１３０ｇを有する双方向放射パターンが生成される。
【００４１】
図６を参照すると、本発明による非対称アンテナアレー２１０の別の実施の形態を説明する。この非対称アンテナアレー２１０は、長さＬおよび幅Ｗを有する基板２１１に配置することができる。非対称アンテナアレー２１０は、送信アンテナアレー２１２を提供するように基板２１１上に配置された第１の複数のアンテナ素子と、受信アンテナアレー２１４を提供するように基板２１１上に配置された第２の複数のアンテナ素子とを含む。一実施の形態では、送信アンテナアレー２１２は、４行２１６ａ〜２１６ｄおよび３列２１８ａ〜２１８ｃを含み、受信アンテナアレー２１４は、４行２２０ａ〜２２０ｄおよび６列２２２ａ〜２２２ｆを含む。したがって、送信アンテナアレー２１２は、方位角に４つの素子および仰角に３つの素子を有する１２個の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含む。これらの放射素子は、総称して２２４で示す。さらに、受信アンテナアレー２１４は、方位角に４つの素子および仰角に６つの素子を有する２４個の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含む。これらの放射素子は、総称して２２６で示す。
【００４２】
放射器２２４の個数が、受信アレー２１４を規定するように基板２１１上に配置された放射器２２６の個数と異なる限り、放射器２２４の配置および個数を複数変更して、送信アレー２１２を規定するように基板２１１上に配置できることは理解されるべきである。同様に、放射器２２６の個数が、送信アレー２１２を規定するように基板２１１上に配置された放射器２２４の個数と異なる限り、放射器２２６の配置および個数を複数変更して、受信アレー２１４を規定するように基板２１１上に配置できることは理解されるべきである。
【００４３】
図７を参照すると、例示の実施の形態では、ビームスイッチングシステム２４０は、ビームフォーマ回路２４１を含む。このビームフォーマ回路２４１は、この特定の実施の形態では、複数のアンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄおよび複数のスイッチポート２４４ａ〜２４４ｄを有するバトラマトリックスビーム形成ネットワーク２４１として示される。複数のアンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄは、総称して２４２で示す。一実施の形態では、アンテナ素子ポート２４２は、図６の送信アンテナアレー２１２等の送信アンテナアレーに接続することができる（例えば、ビームスイッチングシステム２４０は、アンテナ素子ポート２４２を介して送信アンテナアレー２１２に信号を送信するのに使用される）。これについては、以下で詳述する。別の実施の形態では、アンテナ素子ポート２４２は、図６の受信アンテナアレー２１４等の受信アンテナアレーに接続することができる（例えば、ビームスイッチングシステム２４０は、アンテナ素子ポート２４２を介して受信アンテナアレー２１４から信号を受信するのに使用される）。これについても、以下で詳述する。
【００４４】
送信ライン２４５ａ〜２４５ｄは、スイッチポート２４４ａ〜２４４ｄのそれぞれをスイッチビーム結合回路２４６に接続する。オプションとして、送信ライン２４５ａ〜２４５ｄの１つ、いくつか、またはすべては、振幅制御素子を含むことができる。この振幅制御素子は、図２に関して図示して上述したのと同様のものである。例示の実施の形態では、ビームフォーマポート２４４ａとスイッチポート２４７ａとの間の信号パスが振幅制御素子を含み、ビームフォーマポート２４４ｄとスイッチポート２４７ｄとの間の信号パスについても同様である。
【００４５】
スイッチビーム結合回路２４６は、ここでは、ビームスイッチングシステム２４０の出力ポートに接続された共通ポート２４９を有する単極４投スイッチ２４６から提供される。ビームスイッチングシステム２４０が、アンテナポート２４２を介して送信アンテナ２２４（図６）に複数の信号を送信するのに使用される場合、共通ポート２４９は信号ジェネレータ２５０に接続されることができる。一実施の形態では、アンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄのそれぞれは、図６に示すように、送信アンテナアレー２１２の４行２１６ａ〜２１６ｄの対応するものに接続される。アンテナポート２４２の複数のアンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄは拡張可能であることが理解されるべきである。したがって、４行よりも多くの行を有する送信アレーアンテナ２１２が使用された場合に、ビームスイッチングシステム２４０のビームフォーマ回路２４１に適切な変更を行って、適切な個数のアンテナポート２４２を有するビームフォーマ回路２４１を提供することができる。
【００４６】
さらに、ビーム結合システム（図示せず）は、ビームスイッチングシステム２４０として同様に構成配置できることは理解されるべきである。したがって、例示として、ビームスイッチングシステム２４０をビーム結合システム２４０として規定し直すことができる。ここで、同じコンポーネントは同じ参照符号を使用する。ビーム結合システム２４０は、スイッチ２４６の共通出力ポート２４９に接続された信号受信機回路２５２を含む。一実施の形態では、アンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄのそれぞれは、図６に示す受信アンテナアレー２１４の４行２２０ａ〜２２０ｄの対応するものに接続される。アンテナポート２４２の複数のアンテナ素子ポート２４２ａ〜２４２ｄは拡張可能であることは理解されるべきである。したがって、４行よりも多くの行を有する受信アレーアンテナ２１４が使用された場合に、ビーム結合回路２４０のビームフォーマ回路２４１に適切な変更を行って、適切な個数のアンテナポート２４２を有するビームフォーマ回路２４１を提供することができる。
【００４７】
図７Ａを参照すると、ビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システム２４０’の別の例示の実施の形態が示されている。このシステム２４０’は、図７に関して図示して上述したようなビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システム２４０と同様に構成配置される。ここで、同じコンポーネントは、同じ参照符号を使用する。図７Ａでは、ビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システム２４０’は、さらに、複数の位相シフタ（移相器）２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、および２４３ｄを含む。これらの位相シフタは、各アンテナ素子ポート２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、および２４２ｄのそれぞれと、ビームフォーマ回路２４１との間に接続される。
【００４８】
アンテナ素子ポート２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、および２４２ｄを介して、信号ジェネレータ２５０からビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システム２４０’を通じて送信アンテナアレー２１２（図６）への信号の送信中に、対応する位相シフタ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、および２４３ｄのそれぞれは、所定の位相シフトを送信信号に導入する。この所定の位相シフトは、対応する位相シフトまたは「スクイント（squint）」を、送信アンテナアレー２１２から放射されたアンテナビーム信号に導入する。一実施の形態では、位相シフタ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、および２４３ｄは、送信アンテナアレー２１２から放射されたアンテナビームに、第１の所定の方向（例えば、左）においてビーム幅の約２分の１の位相シフトまたはスクイントを導入するように構成配置することができる。
【００４９】
同様に、アンテナが信号を受信する（例えば、図６の受信アンテナアレー２１４が信号を受信する）と、その信号は、ポート２４２ａ〜２４２ｄに供給され、その後、位相シフタ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、および２４３ｄを通じて伝搬する。位相シフタ２４３ａ〜２４３ｄは、受信信号に所定の位相シフトを導入する。この所定の位相シフトは、受信アンテナアレーが生成した受信アンテナビームの位置に、対応するシフトまたはスクイントを導入する。一実施の形態では、位相シフタ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、および２４３ｄは、受信アンテナアレー２１４から受信したアンテナビーム信号に、第２の所定の方向（例えば、右）においてビーム幅の約２分の１のシフトまたはスクイントを導入するように構成配置することができる。
【００５０】
図８を参照すると、送信ビーム３２３ａ〜３２３ｄおよび受信ビーム３２４ａ〜３２４ｄのオーバーレイ３２２（図は、実際のビームの形状および位置を示していない）および結合が示されている。このオーバーレイおよび結合は、本明細書で説明したような７つの双方向ビーム３２５ａ〜３２５ｇを形成するように動作する。例示の実施の形態では、送信ビーム３２３ａ〜３２３ｄおよび受信ビーム３２４ａ〜３２４ｄは、互いに反対方向にビーム幅の約２分の１をスクイントまたは位相シフトされる。さらに、隣接する送信ビーム３２３ａ〜３２３ｄおよび受信ビーム３２４ａ〜３２４ｄは、７つの双方向ビーム３２５ａ〜３２５ｇを形成するように結合することができる。
【００５１】
一実施の形態では、送信ビーム３２３ａを受信ビーム３２４ａと結合して、双方向ビーム３２５ａを形成することができる。さらに、送信ビーム３２３ｂを受信ビーム３２４ａと結合して、双方向ビーム３２５ｂを形成することができる。送信ビーム３２３ｂを受信ビーム３２４ｂと結合して、双方向ビーム３２５ｃを形成することができる。送信ビーム３２３ｃを受信ビーム３２４ｂと結合して、双方向ビーム３２５ｄを形成することができる。送信ビーム３２３ｃを受信ビーム３２４ｃと結合して、双方向ビーム３２５ｅを形成することができる。送信ビーム３２３ｄを受信ビーム３２４ｃと結合して、双方向ビーム３２５ｆを形成することができる。最後に、送信ビーム３２３ｄを受信ビーム３２４ｄと結合して、双方向ビーム３２５ｇを形成することができる。
【００５２】
図９を参照すると、図６と共に上述したように提供されるアンテナ素子のアレーを有し、かつ、図７と共に上述したタイプの送信パスおよび／または受信パスに接続された送信アンテナアレー２１２および受信アンテナアレー２１４を有するアレーアンテナによって、７つのアンテナビーム３３０ａ〜３３０ｇを有する双方向放射パターンが生成される。図９は、図８に示すような７つの双方向ビーム３２５ａ〜３２５ｇに対応する一般的な双方向アンテナ放射パターン３３０を示している。ビーム数およびビームカバレッジは、図５に関して図示し説明したのとほぼ同じである。７つの双方向ビーム３３０ａ〜３３０ｇのそれぞれに関連したサイドローブレベルは、約４０ｄＢレベル未満である。さらに、送信利得および受信感度のいずれの損失も、比較的問題にならず、増幅器を追加使用して増幅する必要はないことが認識されるべきである。さらに、たとえ７つの双方向ビーム３３０ａ〜３３０ｇが、図５の７つの双方向ビーム１３０ａ〜１３０ｇよりもわずかに広い帯域幅を含み、これが検出カバレッジゾーンを形作ることができる程度に影響を与えるとしても、７つの双方向ビーム３３０ａ〜３３０ｇは、特にレーダシステムの用途では依然として有益であることも認識されるべきである。
【００５３】
図１０を参照して、本発明による非対称アンテナアレー４１０の別の実施の形態を説明する。この非対称アンテナアレー４１０は、長さＬおよび幅Ｗを有する基板４１１に配置することができる。非対称アンテナアレー４１０は、送信アンテナアレー４１２を提供するように基板４１１上に配置された第１の複数のアンテナ素子と、受信アンテナアレー４１４を提供するように基板４１１上に配置された第２の複数のアンテナ素子とを含む。一実施の形態では、送信アンテナアレー４１２は、１行４１６および３列４１８ａ〜４１８ｃを含み、受信アンテナアレー４１４は、８行４２０ａ〜４２０ｈおよび６列４２２ａ〜４２２ｆを含む。送信アンテナアレー４１２および受信アンテナアレー４１４のそれぞれの行（または複数の行）および列は、それぞれ垂直方向および水平方向であるとして開示してきたが、これらの定義は、垂直方向の放射器を列として定義し直し、水平方向の放射器を行として定義し直すように変更できることは理解されるべきである。
【００５４】
一実施の形態では、送信アンテナアレー４１２は、方位角に１つの素子および仰角に３つの素子を有する３個の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含む。これらの放射素子は、総称して４２４で示す。さらに、受信アンテナアレー４１４は、方位角に８つの素子および仰角に６つの素子を有する４８個の放射素子を含む。これらの放射素子は、総称して４２６で示す。
【００５５】
具体的に図示しないが、送信アンテナアレー４１２は、１行４１６および列４１８ａ等の１列を含むことができることが理解されるべきである。したがって、送信アンテナアレー４１２は、方位角に１つの素子および仰角に１つの素子を有する単一の放射素子（または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」）を含むことができる。この放射素子は、総称して４２４で示す。
【００５６】
また、送信アレーを規定する放射器４２４の個数が、受信アンテナアレー４１４を規定する放射器４２６の個数と異なる限り、放射器４２４の配置および個数を複数変更して、送信アレー４１２を規定するように基板４１１上に配置できることも理解されるべきである。同様に、放射器４２６の個数が、送信アレー４１２を規定する放射器４２４の個数と異なる限り、受信アレー４１４を規定する放射器４２６の配置および個数を複数変更することは理解されるべきである。
【００５７】
図１１を参照すると、例示の実施の形態では、ビームスイッチングシステム４４０は、ビームフォーマ回路４４１を含む。このビームフォーマ回路４４１は、この特定の実施の形態では、少なくとも１つのアンテナ素子ポート４４２ａおよび少なくとも１つのスイッチポート４４４を有するバトラマトリックスビーム形成ネットワーク４４１として示される。例示の実施の形態では、アンテナポート４４２は、図１０に示すような送信アンテナアレー４１２の行４１６に接続される。さらに、スイッチポート４４４は、信号ジェネレータ４５０の出力４５０ａに接続される。アンテナポート４４２の少なくとも１つのアンテナ素子４４２ａは拡張可能であることは理解されるべきである。したがって、１行よりも多くの行を有する送信アンテナアレー４１２が使用された場合に、ビームスイッチングシステム４４０のビームフォーマ回路４４１に適切な変更を行って、適切な個数のアンテナポート４４２を有するビームフォーマ回路４４１を提供することができる。
【００５８】
図３を再び参照すると、図３の受信アンテナ２６にビーム結合システム８０を接続するように先に図示して上述したのと同様に、図１０の受信アンテナアレー４１４にビーム結合システム８０を接続することができる。したがって、図１０の受信アンテナアレー４１４が受信した複数の信号は、図３に示すような出力８１を介して、受信機回路８２で実現することができる。
【００５９】
図１２を参照すると、図１０と共に上述したようなアンテナ素子のアレーを有するアレーアンテナによって、７つのアンテナビーム４６０ａ〜４６０ｇを有する双方向放射パターンが生成される。７つの双方向ビーム４６０ａ〜４６０ｇのそれぞれに関連したサイドローブレベルは、約２０ｄＢレベル未満である。例示の実施の形態では、送信アンテナに提供される送信エネルギーまたは送信電力を増加させることによって、システム性能を増加させることができることは理解されるべきである。したがって、送信アンテナに提供される送信エネルギーまたは送信電力を、非対称アンテナアレーの特定の用途に適応するように制御できると同時に、コスト効率の良い非対称アンテナアレーを提供することができる。
【００６０】
具体的に図示しないが、図１、図６、および図１０にそれぞれ示す非対称アンテナアレー１０、２１０、および４１０は、それぞれ、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、複数の構成で配置された複数の他のタイプの放射器を有する複数の他のタイプのアンテナアレーで代用できることは理解されるべきである。
【００６１】
本発明の別の実施の形態では、図１〜図３に関してそれぞれ図示して詳細に上述したような非対称アンテナアレー１０、ビームスイッチングシステム４０、およびビーム結合システム８０は、１０個の双方向ビーム５１５ａ〜５１５ｊを提供するように制御することができる。これについては、図１３および図１４と共に以下で説明する。
【００６２】
次に図１３を参照すると、送信ビーム５０５ａ〜５０５ｄおよび受信ビーム５１０ａ〜５１０ｇのオーバーレイ５００（図は、実際のビームの形状および位置を示していない）および結合が示されている。このオーバーレイおよび結合は、本明細書で説明したような１０個の双方向ビーム５１５ａ〜５１５ｊを形成するように動作する。例示の実施の形態では、隣接する送信ビーム５０５ａ〜５０５ｄおよび受信ビーム５１０ａ〜５１０ｄは、１０個の双方向ビーム５１５ａ〜５１５ｇを形成するように結合することができる。
【００６３】
一実施の形態では、送信ビーム５０５ａを受信ビーム５１０ａと結合して、第１の双方向ビーム５１５ａを形成することができる。さらに、送信ビーム５０５ａを受信ビーム５１０ｂと結合して、第２の双方向ビーム５１５ｂを形成することができる。送信ビーム５０５ｂを受信ビーム５１０ｂと結合して、第３の双方向ビーム５１５ｃを形成することができる。送信ビーム５０５ｂを受信ビーム５１０ｃと結合して、第４の双方向ビーム５１５ｄを形成することができる。送信ビーム５０５ｂを受信ビーム５１０ｄと結合して、第５の双方向ビーム５１５ｅを形成することができる。送信ビーム５０５ｃを受信ビーム５１０ｄと結合して、第６の双方向ビーム５１５ｆを形成することができる。送信ビーム５０５ｃを受信ビーム５１０ｅと結合して、第７の双方向ビーム５１５ｇを形成することができる。送信ビーム５０５ｃを受信ビーム５１０ｆと結合して、第８の双方向ビーム５１５ｈを形成することができる。送信ビーム５０５ｄを受信ビーム５１０ｆと結合して、第９の双方向ビーム５１５ｉを形成することができる。送信ビーム５０５ｄを受信ビーム５１０ｇと結合して、第１０の双方向ビーム５１５ｊを形成することができる。
【００６４】
本明細書では具体的に説明しないが、本発明のさまざまな実施の形態によると、さまざまな属性を有する複数の双方向ビームを提供するために形成できる送信ビームおよび受信ビームの組み合わせの複数の変更が存在することは理解されるべきである。例えば、本明細書で具体的に提供したものとは別の方法で送信ビームおよび受信ビームを結合することによって、１０個よりも多くの双方向ビームを形成することができる。さらに、図８に関して詳細に上述したような７つの双方向ビーム等、１０個よりも少ない双方向ビームを形成することもできる。
【００６５】
図１４を参照すると、図１の非対称アンテナアレー１０によって、１０個のアンテナビーム６００ａ〜６００ｊを有する双方向放射パターン６００が生成される。この図１の非対称アンテナアレー１０は、図２のビームスイッチングシステム４０に接続された送信アンテナアレー１２と、図３のビーム結合システム８０に接続された受信アンテナアレー１４とを含む。図１４では、双方向アンテナ放射パターン６００の１０個のアンテナビーム６００ａ〜６００ｊは、図１３に示すような１０個の双方向ビーム５１５ａ〜５１５ｊに対応する。双方向アンテナ放射パターン６００の１０個のアンテナビーム６００ａ〜６００ｊのそれぞれに関連したサイドローブレベルは、約２７ｄＢレベル未満である。さらに、双方向アンテナ放射パターン６００の１０個のアンテナビーム６００ａ〜６００ｊは、シェーピングに有利な比較的高いビーム分解能を有する検出ゾーンを提供する等、容易に評価できる多くの利点を提供する。
【００６６】
本発明の好ましい実施の形態を説明したが、当業者には、好ましい実施の形態の概念を組み込んだ他の実施の形態を使用できることは明らかであろう。したがって、これらの実施の形態は、開示した実施の形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲の精神およびその範囲によってのみ限定されるべきであると考える。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施の形態による非対称アンテナアレーの平面図である。
【図２】図１に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応されたビームスイッチングシステムのブロック図である。
【図３】図１に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応されたビーム結合システムのブロック図である。
【図４】図３のビーム結合システムのバトラマトリックス回路によって生成された複数のビームの図である。
【図４Ａ】図３のビーム結合システムによって生成された複数の受信ビームおよび図２のビームスイッチングシステムによって生成された複数の送信ビームのオーバーレイの図である。
【図５】図３のビーム結合システムによって生成された複数の受信ビームに関連した放射パターンを示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施の形態による非対称アンテナアレーの平面図である。
【図７】図６に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応されたビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システムのブロック図である。
【図７Ａ】図６に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応されたビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システムの別の実施の形態のブロック図である。
【図８】図７のビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システムによって生成された複数の受信ビームおよび複数の送信ビームのオーバーレイの図である。
【図９】図７のビームスイッチングシステムおよび／またはビーム結合システムによって生成された複数の受信ビームに関連した放射パターンを示すグラフである。
【図１０】本発明の別の実施の形態による非対称アンテナアレーの平面図である。
【図１１】図１０に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応されたビームスイッチングシステムのブロック図である。
【図１２】図１０に示すような非対称アンテナアレーに接続するように適応された、図３のビーム結合システムによって生成された複数の受信ビームに関連した放射パターンを示すグラフである。
【図１３】図２のビームスイッチングシステムおよび図３のビーム結合システムによってそれぞれ生成された複数の受信ビームおよび複数の送信ビームのオーバーレイの図である。
【図１４】図３のビーム結合システムによって提供されるような複数の受信ビームおよび複数の送信ビームの所定の結合を表す放射パターンを示すグラフである。
【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４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2006506931.tif 000021