(57)【要約】  シリアル相互接続システムを較正するための方法である。シリアル相互接続システムは、第１のノードと、第２のノードと、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された較正ノードと、この直列に接続された較正ノードに対応し、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された接続ノードと、を有する。当該較正方法は、較正、較正ノードのそれぞれについて、対応する基準信号をその較正ノードに注入することと、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の位相差を測定することと、を含む測定手順を実行するステップと、較正ノードについての測定された位相差から、較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップと、較正ノードのそれぞれについて計算された位相修正を、対応する接続ノードに適用するステップと、を含む。
2018533266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアル相互接続システムを較正するための方法であって、前記シリアル相互接続システムは、第１のノードと、第２のノードと、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、前記直列に接続された複数の較正ノードに対応するとともに、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された前記複数の接続ノードと、を有しており、較正当該較正方法は、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて、
対応する基準信号をその較正ノードに注入することと、
前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の位相差を測定することと、
を含む測定手順を実行するステップと、
前記複数の較正ノードについて測定された前記位相差から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップ、および、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記位相修正を、対応する前記複数の接続ノードに適用するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
第１の基準信号を前記第１のノードに注入するステップと、
前記第１の基準信号が前記第１のノードに注入されている間に、前記第１のノードに注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との位相差を測定するステップと、
をさらに含み、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップは、前記複数の較正ノードについての前記測定された位相差だけでなく、前記第１のノードについての前記測定された位相差較正も計算に用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定手順は、前記複数の較正ノードのそれぞれについて、前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる前記信号の大きさの比率を測定することもまた含み、
当該較正方法は、
前記複数の較正ノードについての前記測定された大きさの比率から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算するステップと、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記大きさ修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の基準信号を前記第１のノードに注入するステップと、
前記第１の基準信号が前記第１のノードに注入されている間に、注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との前記位相差および前記大きさの比率を測定するステップと、
をさらに含み、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算するステップは、前記第１のノードについての前記測定された位相差および前記測定された大きさの比率もまた用いる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記シリアル相互接続システムは、前記第１のノード、前記複数の接続ノード、および前記第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続を備え、前記複数の較正ノードが前記複数の較正ノードと同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シリアル相互接続システムが、前記第１のノード、前記複数の較正ノード、および前記第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を備え、前記第１のシリアル相互接続および前記第２のシリアル相互接続が別個である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の較正ノードを直列に相互接続する前記第１のシリアル相互接続の部分、および前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第２のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シリアル相互接続システムが、前記第２のノードおよび前記複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、前記第１のノードおよび前記複数の較正ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続している第３のシリアル相互接続と、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の較正ノードを直列に相互接続する前記第１のシリアル相互接続の部分、前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第２のシリアル相互接続の部分、および前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第３のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の較正ノードのうちのいずれか１つについて前記測定手順を実行している間に、前記複数の較正ノードのうちの残りの較正ノードのどれにも他の基準信号を印加しない、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の接続ノードが、前記複数の較正ノードと同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の較正ノードについての前記対応する基準信号が、同じ周波数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
シリアル相互接続システムを較正するための方法であって、前記シリアル相互接続システムは、入力ノードと、第１のノードと、第２のノードと、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、前記直列に接続された複数の較正ノードに対応しつつ、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された前記複数の接続ノードと、を有しており、
当該較正方法は、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて、
対応する基準信号をその較正ノードに注入することと、
前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の位相差を測定することと、
を含む測定手順を実行するステップと、
前記複数の較正ノードについての前記測定された位相差から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップと、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記位相修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記シリアル相互接続システムは、入力ノードもまた含み、かつ、
当該較正方法は、
第１の基準信号を前記入力ノードおよび前記第１のノードに注入するステップと、
前記第１の基準信号が前記入力ノードおよび前記第１のノードに注入されている間に、前記入力ノードで注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との位相差を測定するステップと、
をさらに含み、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップが、前記入力ノードについての前記測定された位相差だけでなく、前記複数の較正ノードについての前記測定された位相差もまた用いる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記測定手順は、前記複数の較正ノードのそれぞれについて、前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる前記信号の大きさの比率を測定することもまた含み、
当該較正方法は、  前記複数の較正ノードについての前記測定された大きさの比率から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算するステップと、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記大きさ修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
第１の基準信号を前記入力ノードおよび前記第１のノードに注入するステップと、
前記第１の基準信号が前記入力ノードおよび前記第１のノードに注入されている間に、前記入力ノードで注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との前記位相差および前記大きさの比率を測定するステップと、
をさらに含み、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算するステップは、前記入力ノードについての前記測定された位相差および前記測定された大きさの比率もまた用いる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記シリアル相互接続システムは、前記第１のノードおよび前記複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、前記入力ノードおよび前記複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の較正ノードを直列に相互接続する前記第１のシリアル相互接続の部分と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第２のシリアル相互接続の部分とは、電気的に整合されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
シリアル相互接続システムであって、第１のノードと、第２のノードと、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、前記直列に接続された複数の較正ノードに対応し前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムと、
前記シリアル相互接続システムの前記第１のノードおよび前記第２のノードに電気的に接続され、前記第１のノードおよび前記第２のノードにおいて検知された信号の位相差を測定するための位相検出器と、
複数の切り替え可能に制御された信号源であって、それぞれが前記複数の較正ノードの対応する異なる１つに接続されている切り替え可能に制御された信号源と、
コントローラシステムであって、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて、
その較正ノードについての前記切り替え可能に制御された信号源に、対応する基準信号をその較正ノードに注入させることと、
前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記位相検出器に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の前記位相差を測定させることと、
を含む測定手順を実行する機能と、
前記複数の較正ノードについての前記測定された位相差から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算する機能と、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記位相修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用する機能と、
を実行するようにプログラムされたコントローラシステムと、
を備える装置。
【請求項２０】
前記第１のノードに接続された切り替え可能に制御された第１の信号源をさらに備え、
前記コントローラシステムは、
前記切り替え可能に制御された第１の信号源に、第１の基準信号を前記第１のノードに注入させる機能と、
前記第１の基準信号が前記第１のノードに注入されている間に、前記位相検出器に、注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との前記位相差を測定させる機能と、
を実行するようにさらにプログラムされ、かつ、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算する機能は、前記入力ノードについての前記測定された位相差もまた用いる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記シリアル相互接続システムの前記第１のノードおよび前記第２のノードに電気的に接続された、前記第１のノードおよび前記第２のノードにおいて検知された信号の大きさの比率を測定するための大きさ検出器をさらに備え、
そのノードについての前記測定手順は、前記複数の較正ノードのそれぞれについて、前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記大きさの比率検出器に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の前記大きさの比率を測定させることをさらに含み、
前記コントローラシステムは、
前記複数の較正ノードについての前記測定された大きさの比率から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算する機能と、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記大きさ修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用する機能と、
を実行するようにさらにプログラムされる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のノードに接続された切り替え可能に制御された第１の信号源をさらに備え、
前記コントローラシステムは、
前記切り替え可能に制御された第１の信号源に、第１の基準信号を前記第１のノードに注入させる機能と、
前記第１の基準信号が前記第１のノードに注入されている間に、前記位相検出器および前記大きさの比率検出器に、注入されたその第１の基準信号と、前記第２のノードで現われる信号との前記位相差および前記大きさの比率を測定させる機能と、
を実行するようにさらにプログラムされ、かつ、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算する機能は、前記入力ノードについての前記測定された位相差および前記測定された大きさの比率もまた用いる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記シリアル相互接続システムは、前記第１のノード、前記複数の接続ノード、および前記第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続を備え、前記複数の較正ノードは、前記複数の較正ノードと同じである、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記シリアル相互接続システムは、前記第１のノード、前記複数の較正ノード、および前記第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を備え、前記第１のシリアル相互接続および前記第２のシリアル相互接続は別個である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数の較正ノードを直列に相互接続する前記第１のシリアル相互接続の部分と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第２のシリアル相互接続の部分とは、電気的に整合されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記シリアル相互接続システムは、前記第２のノードおよび前記複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、前記第２のノードおよび前記複数の較正ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続している第３のシリアル相互接続と、を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記複数の較正ノードを直列に相互接続する前記第１のシリアル相互接続の部分、前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第２のシリアル相互接続の部分と、前記複数の接続ノードを直列に相互接続する前記第３のシリアル相互接続の部分とは、電気的に整合されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記コントローラシステムは、前記複数の較正ノードについての前記切り替え可能に制御された信号源に、対応する基準信号を前記複数の較正ノードに一度に１つだけ注入させるようにさらにプログラムされている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２９】
前記複数の較正ノードについての前記対応する基準信号は、同じ周波数を有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項３０】
シリアル相互接続システムであって、入力ノードと、第１のノードと、第２のノードと、前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、前記直列に接続された複数の較正ノードに対応する複数の接続ノードであって前記シリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムと、
前記シリアル相互接続システムの前記第１のノードおよび前記第２のノードに電気的に接続され、前記第１のノードおよび前記第２のノードにおいて検知された信号の位相差を測定するための位相検出器と、
前記複数の接続ノードの中の各接続ノードを、前記複数の較正ノードの中の対応する異なる較正ノードに切り替え可能に電気的に接続するための複数のスイッチと、
コントローラシステムであって、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて、
その較正ノードについての前記スイッチに、前記対応する接続ノードからの対応する基準信号をその較正ノードに注入させることと、
前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記位相検出器に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の前記位相差を測定させることと、
を含む測定手順を実行する機能と
前記複数の較正ノードについての前記測定された位相差から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算する機能と、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記位相修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用する機能と、
を実行するようにプログラムされたコントローラシステムと、
を備える装置。
【請求項３１】
前記シリアル相互接続システムの前記第１のノードおよび前記第２のノードに電気的に接続された、前記第１のノードおよび前記第２のノードにおいて検知された信号の大きさの比率を測定するための大きさ検出器をさらに備え、
そのノードについての前記測定手順は、前記複数の較正ノードのそれぞれについて、前記対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、前記大きさ検出器に、前記第１のノードおよび前記第２のノードで現われる信号の前記大きさの比率を測定させることをさらに含み、
前記コントローラシステムは、
前記複数の較正ノードについての前記測定された大きさの比率から、前記複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算する機能と、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて計算された前記大きさ修正を、前記対応する複数の接続ノードに適用する機能と、
を実行するようにさらにプログラムされている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記シリアル相互接続システムは、入力ノードもまた含み、前記入力ノードに電気的に接続された信号源をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記入力ノードを前記第１のノードに切り替え可能に電気的に接続するための第１のスイッチをさらに備え、
前記コントローラシステムは、
前記第１のスイッチに、前記入力ノードから信号を前記第１のノードに注入させる機能と、
前記信号が前記入力ノードから前記第１のノードに注入されている間に、前記位相検出器および前記大きさ検出器に、前記入力ノードから前記第１のノードに注入されたその信号と、前記第２のノードで現われる信号との前記位相差および前記大きさの比率を測定させる機能と、
を実行するようにさらにプログラムされ、
前記複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算する機能は、前記入力ノードについての前記測定された位相差および前記測定された大きさの比率もまた用いる、請求項３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年９月１０日に出願された、米国仮特許出願第６２／２１６，５９２号の利益を主張し、その全内容は、参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明の実施形態は、概して、アナログフェーズドアレイの局部発振器（Local Oscillator：ＬＯ）分配、デジタルフェーズドアレイのサンプリングクロック分配、またはデジタル集積回路のクロック分配などの用途で使用可能な信号分配ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００３】
別個のシステムモジュール間のシリアル相互接続は、これらのモジュール間の最も単純な通信ネットワークを提供している。その単純さにより、この種のネットワークは、コスト上および信頼性の理由で実用的である。概して、システムモジュールは、任意のサブシステム、すなわち単一の受動部品のような単純なもの、または、位相ロックループ（Phased-Locked Loop：ＰＬＬ）、無線機全体、アンテナフェーズドアレイ、もしくは他の何らかの複雑な回路のような複雑なものとすることができる。シリアル相互接続では、電気ケーブル、光ファイバ、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレーナライン、ワイヤレスナロービームなどの、一次元信号伝搬特性を有する伝送媒体を用いる。この伝送媒体に取り付けられ直列に接続されたシステムモジュールは、通常、プロトコルに従って信号を受信または送信する。単純なプロトコルは、例えば、１つのモジュールから他のすべてのモジュールへの信号の分配を含む。より高度なプロトコルであれば、１つのモジュールと他の任意のモジュールまたは一組のモジュールとの間の、信号の送信、受信の両方を含む場合がある。
【０００４】
多くの用途では、１つのモジュールから他のモジュールにシリアル相互接続を介して伝搬するときに信号が受ける時間遅延を正確に知ることが重要である。例えば、多数の無線モジュールを含むフェーズドアレイ上に、ＬＯ（局部発振器）またはサンプリング信号をシリアルに分配する場合には、各無線モジュールで受信される信号間の伝搬遅延に起因する位相差を修正することが重要である。フェーズドアレイの非常に優れた動作は、すべての無線機における信号の正確なグローバル位相整合に依存するため、「位相較正」とも呼ばれるこの修正がなければ、フェーズドアレイの適切な機能性が損なわれることになる。
【０００５】
同様に、用途によっては、時間遅延または位相シフトだけでなく、伝送損失または他の効果に起因する信号の大きさの変化も、修正する必要がある。例えば、２０１３年１２月１７日付けの米国特許第８，６１１，９５９号の全内容は参照により本明細書に組み入れられる。この米国特許に記載されている能動アレイの中間周波数（Intermediate Frequency：ＩＦ）ラインは、位相シフトに加えて実質的な損失を有する。正確なシステム動作のためには、これらの損失を補償する必要がある。大きさ修正は、「大きさ較正（振幅較正）」とも呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
製品サンプルであれば、位相シフトを生じる時間遅延、およびシリアル相互接続上の信号移送に起因する大きさの変化を計算するか、または直接測定することができる。しかしながら、このような方法は、シリアル相互接続の物理的な実装が、製造後に所望される精度まで予測可能であり、かつ、温度や湿度などの動作条件の予期される変化に関して予測不能に変動しないという伝送特性を有する場合にしか、位相／大きさ較正に用いることができない。例えば、シリアル相互接続の伝送特性が、所望される精度を超えた製造のバラツキによる影響を受ける場合には、どんなに生産前計算およびシミュレーションを行っても、または、どんなに製品サンプルを直接測定しても、すべての生産された単位の伝送特性を正しく表すことはできない。
【０００７】
同様に、たとえすべての生産単位が工場の温度および湿度条件で予測可能な伝送特性を有しているとしても、これらの特性は、現場の動作条件では所望される精度を超えて予測不能に変わるかもしれない。このような場合、シリアル相互接続の時間遅延および大きさの変化を特定するための上記方法を使用して、現場での時間遅延および大きさの変化を正しく補償することはできない。
【０００８】
シリアル相互接続の位相／大きさ較正が必要な場合、通常は、製造条件および動作条件に対して予測可能な特性を保証する材料および設計技術を有するシリアル相互接続を製造することが行われている。これは、ほとんどの場合、コスト面で大幅にマイナスである。例えば、フェーズドアレイを例にとると、これは、大型の電気システム、すなわち、動作周波数の波長と比較して物理的な寸法が大きなシステムである。ＬＯ（局部発振器）信号などの高周波信号がフェーズドアレイを通してシリアル相互接続を介して伝搬する場合、非常に大きな（例えば、数千レベルの）位相歪みが生じる。しかしながら、これらの歪みの補償（位相較正）には、これらの歪みをわずか数レベルにまで低減させなければならない。このような歪の低減は、自然な歪みがこのレベルの精度まで予測可能でなければ達成することができない。そしてこのような正確な特性を有する伝送ラインを製造するためには、高価な材料（例えば、誘電体など）および高い製造公差（例えば、ラインの幅、厚さなど）が必要である。
【０００９】
固有の位相較正を有するシリアル相互接続を設計するための低コストな方法が、２００８年７月２１日付の米国特許第８，２５９，８８４号に記載されており、その全内容が、参照により本明細書に組み入れられる。同じ効果を得るための他の手法もまた、米国特許第８，２５９，８８４号明細書において特定された従来技術に記載されている。これらの方法において、設計は、高価な材料および製造公差に依存するというよりもむしろ、整合された伝送ライン上を伝搬する信号間の相互の補償に依存している。これらの方法は、様々な高精度アナログ回路にさらに依存している。実際には、これらのアナログ回路は設計の難易度が高く、しかも高速かつ高精度で同時に動作することが要求されるので、ある実装から別の実装にスケーリングまたは移植することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明者らは、シリアル相互接続の予測可能な伝送特性に依存しない、シリアル相互接続の位相／大きさ較正の新たな方法を開示する。従来技術の方法とは異なり、これらの新たな方法は、アナログ回路の代わりに、低コストで、スケーリング可能であり、しかも持ち運び可能なデジタル回路の実装にもまた当然適している。さらに、これらの新たな方法のうちのいくつかは、整合された伝送ラインに依存しない。
【００１１】
明確かつ簡便のため、連続波（continuous wave：ＣＷ）信号、すなわち、単一の周波数または信号音を含む信号を用いて、この新たな概念を紹介し、説明する。しかしながら、これらの概念は、通信システムで用いられる変調された帯域信号などの、より複雑な信号に有効である。例えば、ある特定の周波数における位相較正は、通常、較正する周波数に近い範囲の周波数全体にわたって有効である。
【００１２】
本明細書に示されるシリアル相互接続を較正するための方法は、コヒーレントな、位相同期された、大きさが等しい信号を、複数の点に直列に分配する方法と見なすこともできる。このことは、以下の説明により、明らかになる。
【００１３】
概して、１つの態様では、本発明の特徴の少なくとも１つは、シリアル相互接続システムであって、第１のノードと、第２のノードと、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、直列に接続された複数の較正ノードに対応する複数の接続ノードであって、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムを較正するための方法であって、複数の較正ノードのそれぞれについて、対応する基準信号をその較正ノードに注入することと、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の位相差を測定することと、を含む測定手順を実行するステップと、複数の較正ノードについての測定された位相差から、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップと、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された位相修正を、対応する複数の接続ノードに適用するステップと、を含む較正方法である。
【００１４】
他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。この方法は、第１の基準信号を第１のノードに注入するステップと、第１の基準信号が第１のノードに注入されている間に、第１のノードに注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差を測定するステップと、をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップが、第１のノードについての測定された位相差だけでなく、複数の較正ノードについての測定された位相差もまた用いる。複数の較正ノードのそれぞれについて、測定手順が、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の大きさの比率を測定することもまた含み、本方法は、複数の較正ノードについての測定された大きさの比率から、複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算するステップと、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された大きさ修正を、対応する複数の接続ノードに適用するステップと、をさらに含む。この方法は、第１の基準信号を第１のノードに注入するステップと、第１の基準信号が第１のノードに注入されている間に、注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定するステップと、をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算するステップが、第１のノードについての測定された位相差および測定された大きさの比率もまた用いる。
【００１５】
また別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。シリアル相互接続システムが、第１のノード、複数の接続ノード、および第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続を含み、複数の較正ノードが複数の較正ノードと同じである。あるいは、シリアル相互接続システムが、第１のノード、複数の較正ノード、および第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を含み、第１のシリアル相互接続および第２のシリアル相互接続が別個である。
【００１６】
複数の較正ノードを直列に相互接続する第１のシリアル相互接続の部分、および複数の接続ノードを直列に相互接続する第２のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている。あるいは、シリアル相互接続システムが、第２のノードおよび複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、第１のノードおよび複数の較正ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、複数の接続ノードを直列に相互接続している第３のシリアル相互接続と、を含む。複数の較正ノードを直列に相互接続する第１のシリアル相互接続の部分、複数の接続ノードを直列に相互接続する第２のシリアル相互接続の部分、および複数の接続ノードを直列に相互接続する第３のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている。
【００１７】
本発明のさらにまた別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。複数の較正ノードのうちのいずれか１つについて測定手順を実行している間に、複数の較正ノードのうちの残りの較正ノードのどれにも他の基準信号を印加しない。複数の接続ノードが、複数の較正ノードと同じである。複数の較正ノードについての対応する基準信号が、同じ周波数を有する。
【００１８】
概して、さらに別の態様では、本発明の特徴の少なくとも１つは、シリアル相互接続システムであって、入力ノードと、第１のノードと、第２のノードと、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、直列に接続された複数の較正ノードに対応する複数の接続ノードであって、やはりこのシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された前記複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムを較正するための方法である。この較正方法は、複数の較正ノードのそれぞれについて、対応する基準信号をその較正ノードに注入することと、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の位相差を測定することと、を含む測定手順を実行するステップと、複数の較正ノードについての測定された位相差から、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップと、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された位相修正を、対応する複数の接続ノードに適用するステップと、を含む。
【００１９】
他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。シリアル相互接続システムが、入力ノードもまた含み、かつ、本方法が、第１の基準信号を入力ノードおよび第１のノードに注入するステップと、第１の基準信号が入力ノードおよび第１のノードに注入されている間に、入力ノードで注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差を測定するステップと、をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップが、入力ノードについての測定された位相差だけでなく、複数の較正ノードについての測定された位相差もまた用いる。複数の較正ノードのそれぞれについて、測定手順が、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の大きさの比率を測定することもまた含み、本方法が、複数の較正ノードについての測定された大きさの比率から、複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算するステップと、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された大きさ修正を、対応する複数の接続ノードに適用するステップと、をさらに含む。この方法は、第１の基準信号を入力ノードおよび第１のノードに注入するステップと、第１の基準信号が入力ノードおよび第１のノードに注入されている間に、入力ノードで注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定するステップと、をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算するステップが、入力ノードについての測定された位相差および測定された大きさの比率もまた用いる。
【００２０】
さらにまた別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。シリアル相互接続システムが、第１のノードおよび複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、入力ノードおよび複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を含む。複数の較正ノードを直列に相互接続する第１のシリアル相互接続の部分、および複数の接続ノードを直列に相互接続する第２のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている。
【００２１】
概して、さらに別の態様では、本発明の特徴の少なくとも１つは、シリアル相互接続システムであって、第１のノードと、第２のノードと、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、直列に接続された複数の較正ノードに対応する複数の接続ノードであって、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムと、シリアル相互接続システムの第１のノードおよび第２のノードに電気的に接続された、第１のノードおよび第２のノードにおいて検知された信号の位相差を測定するための位相検出器と、複数の切り替え可能に制御された信号源であって、それぞれが切り替え可能に制御された、複数の較正ノードの対応する異なる１つに接続された信号源と、コントローラシステムと、を含む装置である。このコントロールシステムは、複数の較正ノードのそれぞれについて、その較正ノードについての切り替え可能に制御された信号源に、対応する基準信号をその較正ノードに注入させることと、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、位相検出器に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の位相差を測定させることと、を含む測定手順を実行する機能と、複数の較正ノードについての測定された位相差から、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算する機能と、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された位相修正を、対応する複数の接続ノードに適用する機能と、を実行するようにプログラムされている。
【００２２】
他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。この装置は、第１のノードに接続された切り替え可能に制御された第１の信号源をさらに含み、コントローラシステムが、切り替え可能に制御された第１の信号源に、第１の基準信号を第１のノードに注入させる機能と、第１の基準信号が第１のノードに注入されている間に、位相検出器に、注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差を測定させる機能と、を実行するようにさらにプログラムされ、かつ、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算するステップが、入力ノードについての測定された位相差もまた用いる。この装置は、シリアル相互接続システムの第１のノードおよび第２のノードに電気的に接続された、第１のノードおよび第２のノードにおいて検知された信号の大きさの比率を測定するための大きさ検出器をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて、そのノードについての測定手順が、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、大きさの比率検出器に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の大きさの比率を測定させることをさらに含み、かつ、コントローラシステムが、複数の較正ノードについての測定された大きさの比率から、複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算する機能と、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された大きさ修正を、対応する複数の接続ノードに適用する機能と、を実行するようにさらにプログラムされている。
【００２３】
また別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。この装置は、第１のノードに接続された切り替え可能に制御された第１の信号源をさらに含み、コントローラシステムが、切り替え可能に制御された第１の信号源に、第１の基準信号を第１のノードに注入させる機能と、第１の基準信号が第１のノードに注入されている間に、位相検出器および大きさの比率検出器に、注入されたその第１の基準信号と、第２のノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定させる機能と、を実行するようにさらにプログラムされ、かつ、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算する機能が、入力ノードについての測定された位相差および測定された大きさの比率もまた用いる。
【００２４】
さらにまた別の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。シリアル相互接続システムが、第１のノード、複数の接続ノード、および第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続を含み、複数の較正ノードが、複数の較正ノードと同じである。あるいは、シリアル相互接続システムが、第１のノード、複数の較正ノード、および第２のノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、複数の接続ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、を含み、第１のシリアル相互接続および第２のシリアル相互接続が別個である。複数の較正ノードを直列に相互接続する第１のシリアル相互接続の部分、および複数の接続ノードを直列に相互接続する第２のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている。あるいは、シリアル相互接続システムが、第２のノードおよび複数の較正ノードを直列に相互接続している第１のシリアル相互接続と、第２のノードおよび複数の較正ノードを直列に相互接続している第２のシリアル相互接続と、複数の接続ノードを直列に相互接続している第３のシリアル相互接続と、を含む。複数の較正ノードを直列に相互接続する第１のシリアル相互接続の部分、複数の接続ノードを直列に相互接続する第２のシリアル相互接続の部分、および複数の接続ノードを直列に相互接続する第３のシリアル相互接続の部分が、電気的に整合されている。コントローラシステムが、複数の較正ノードについての切り替え可能に制御された信号源に、対応する基準信号を複数の較正ノードに一度に１つだけ注入させるようにさらにプログラムされている。複数の較正ノードについての対応する基準信号が、同じ周波数を有する。
【００２５】
概して、さらにまた別の態様では、本発明の特徴の少なくとも１つは、シリアル相互接続システムであって、入力ノードと、第１のノードと、第２のノードと、このシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の較正ノードと、直列に接続された複数の較正ノードに対応する複数の接続ノードであって、やはりこのシリアル相互接続システムによって直列に電気的に接続された複数の接続ノードと、を有するシリアル相互接続システムと、シリアル相互接続システムの第１のノードおよび第２のノードに電気的に接続された、第１のノードおよび第２のノードにおいて検知された信号の位相差を測定するための位相検出器と、複数の接続ノードの中の各接続ノードを、複数の較正ノードの中の対応する異なる較正ノードに切り替え可能に電気的に接続するための複数のスイッチと、コントローラシステムであって、複数の較正ノードのそれぞれについて、その較正ノードについてのスイッチに、対応する接続ノードからの対応する基準信号をその較正ノードに注入させることと、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、位相検出器に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の位相差を測定させることと、を含む測定手順を実行する機能と、複数の較正ノードについての測定された位相差から、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正を計算する機能と、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された位相修正を、対応する複数の接続ノードに適用する機能と、を実行するようにプログラムされたコントローラシステムと、を含む装置である。
【００２６】
他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。この装置が、シリアル相互接続システムの第１のノードおよび第２のノードに電気的に接続された、第１のノードおよび第２のノードにおいて検知された信号の大きさの比率を測定するための大きさ検出器をさらに含み、複数の較正ノードのそれぞれについて、そのノードについての測定手順が、対応する基準信号がその較正ノードに注入されている間に、大きさ検出器に、第１のノードおよび第２のノードで現われる信号の大きさの比率を測定させることをさらに含み、かつ、コントローラシステムが、複数の較正ノードについての測定された大きさの比率から、複数の較正ノードのそれぞれについて大きさ修正を計算する機能と、複数の較正ノードのそれぞれについて計算された大きさ修正を、対応する複数の接続ノードに適用する機能と、を実行するようにさらにプログラムされている。シリアル相互接続システムが、入力ノードもまた含み、装置がこの入力ノードに電気的に接続された信号源をさらに含む。装置が、入力ノードを第１のノードに切り替え可能に電気的に接続するための第１のスイッチをさらに含み、コントローラシステムが、第１のスイッチに、入力ノードから信号を第１のノードに注入させる機能と、信号が入力ノードから第１のノードに注入されている間に、位相検出器および大きさ検出器に、入力ノードから第１のノードに注入されたその信号と、第２のノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定させる機能と、を実行するようにさらにプログラムされ、かつ、複数の較正ノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算する機能が、入力ノードについての測定された位相差および測定された大きさの比率もまた用いる。
【００２７】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、本明細書および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】シリアル分配ネットワークの位相および大きさ較正の第１の方法の単純化された概略図を表す。
【図２】実施可能なＰＤ／ＭＲ検出器およびコントローラ（ＣＴＲ）の単純化された概略図を表す。
【図３】シリアル分配ネットワークの位相および大きさ較正の第２の方法の単純化された概略図を表す。
【図４】シリアル分配ネットワークの位相および大きさ較正の第３の方法の単純化された概略図を表す。
【図５】シリアル分配ネットワークの位相および大きさ較正の第４の方法の単純化された概略図を表す。
【図６】本明細書に記載のシリアル相互接続を較正するためのアルゴリズムのフローチャートである。
【図７】本明細書に記載の較正技法を使用することが可能な、アナログフェーズドアレイの図である。
【図８】フェーズドアレイ較正のためのシリアル相互接続を較正するための手法を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［シリアル相互接続を較正するための第１の方法］
第１の位相／大きさ較正方法を、図１に示されるシステムを用いて説明するが、この方法は、本質的には、図１に示されている特定の実施態様よりも概括的であることを理解されたい。シリアル相互接続１ａは、２つの端点ＸおよびＹを接続し、中間点ＡおよびＢを有する。システムに入力信号を供給する入力信号発生器２が、スイッチ３を介して端点Ｘでシリアル相互接続１ａに結合されている。スイッチ３がオンの場合、入力信号発生器２は、シリアル相互接続１ａを通して、点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＹを含むこの直列リンク上の多くの点に信号を送ることができる。
【００３０】
入力信号発生器２によって点Ｘで印加された信号は、点Ｘにおける信号の位相と比較した位相差Φ１で、また、点Ｘにおける信号の大きさに対する比率がα１となる大きさで、点Ａに到達する。この信号が端点Ｙの方へさらに移動するにつれて、信号は、点Ａにおける位相と比較した位相差ΔΦで、また、点Ａにおける大きさに対する比率がαである大きさで、点Ｂに到達する。最後に、この信号は、点Ａにおける信号の位相と比較した位相差Φ２で、また、点Ａにおける信号の大きさに対する比率がα２である大きさで、端点Ｙに到達する。この較正方法の第１の目的は、シリアル相互接続１ａの伝送特性が、シリアル相互接続１ａ全体にわたって、またはその任意の部分に関して予測可能であるとの仮定なく、量Φ１、Φ２、ΔΦ、α１、α２、およびαを決定することである。さらに、点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＹに結合された信号源または回路はいずれも、どのグローバル位相および大きさ基準にもアクセスすることができず、したがって、それぞれのノードにおける信号の位相および大きさがその他のノードにおける位相および大きさとどのような関係があるかを決定する手段がない、と仮定する。このような条件は、シリアル接続構成が用いられる多くの実際の用途で生じている。
【００３１】
第１の位相／大きさ較正方法の追加的な仮定は、図１のシステムでは動作周波数がすべてのノードにおいて既知である、ということである。これは基本的な制限でも厳しい制限でもない。なぜなら、システムの初期化の間に（位相／大きさ較正プロセスを開始する前に）、動作周波数はシリアル相互接続１ａを、接続点ＸからＡ、Ｂ、およびＹを含む他のすべての接続点まで、通信することができるからである。これを行う１つの方法は、点Ａ、Ｂ、およびＹで調整可能な周波数基準（図１に示されていない）を追加することによるもので、この周波数基準が、システムの初期化の間に入力信号発生器２の周波数に調節することになる。このようにして、接続点Ａ、Ｂ、およびＹは、接続点Ｘでの動作周波数についての知識を得るとともに維持する。ここで、点ＸからＡ、Ｂ、Ｘまでの動作周波数についての知識の転送は簡単であるが、上述したように、シリアル相互接続１ａ上に生じる位相および大きさの変化は、本出願に記載の方法が適用される前には未知のままであることを強調しておく。
【００３２】
図１のシステムで２つの中間点（ＡおよびＢ）だけを用いていることは、第１の較正方法だけでなく、後で紹介する他の較正方法を説明するのにも同様に十分である。しかしながら、本明細書に記載のこの第１の較正方法および他の較正方法は、任意の特定の用途に適合させるために必要なだけの数の中間点を追加しても、依然として有効である。これらの方法を説明した後には、このことがより明白になるであろう。
【００３３】
シリアル相互接続１ａは、両端部で適切に終端した単純な伝送ライン、または任意の他の受動的もしくは能動的なシリアル接続構成とすることができる。シリアル相互接続１ａの要件の１つは、端点または任意の中間点で、反射せずに両方向に信号を伝搬することである。別の要件は、中間点で注入された信号を、既知の相対位相および大きさで（例えば、同じ位相および等しい大きさで、または、既知の位相差および既知の大きさの比率で）、逆方向に発進する成分に分割することである。言いかえれば、中間点でシリアル相互接続１ａに注入された任意の一つの信号は、端点に向かって逆方向に伝わる二つの成分に予測的に分割され、これらの成分は、他の中間点を通過するときに反射を生じずに、適切な終端によって端点で完全に吸収されると仮定される。ここで信号が端点のうちの１つに注入された場合、信号はもう一方の端点に向かって伝わる単一の成分だけを生成することになる。
【００３４】
図１のシステムは、シリアル相互接続１ａの２つの端点に結合されたサブシステムであって、端点における信号間の位相差および大きさの比率を検出することが可能なサブシステム４をさらに含んでいる。この理由により、サブシステム４は、位相差／大きさの比率（phase-difference/magnitude-ratio）検出器またはＰＤ／ＭＲ検出器４と呼ばれる。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、シリアル相互接続１ａの端点から検出した位相差値および大きさの比率値をコントローラ（ＣＴＲ）１０に送る。ＣＴＲ１０は、スイッチ３をオンとオフにするための制御バス１１と、（切り替え可能に制御された）信号源１００、１０１、および１０２と、を独立して（例えば、別個のデジタルアドレスを用いて）有する。これらの信号源１００、１０１、および１０２は、接続点Ｘ、Ａ、およびＢでシリアル相互接続１ａにそれぞれ結合されており、また、入力信号発生器２の信号と動作周波数は同じであるが、相互関係のない恣意的な位相および大きさを有すると仮定する。シリアル相互接続１ａへのこれらの信号源の結合は、直接接続によって、容量結合器によって、誘導結合器によって、または任意の他の無指向性の信号結合方法によって行うことができる。
【００３５】
また、制御バス１１を介して、ＣＴＲ１０は較正回路５の状態を独立して設定することができる。各較正回路５は、接続点ＡまたはＢでシリアル相互接続１ａにそれぞれ結合され、このノードから信号を受信する。較正回路５は位相をシフトし、受信信号の大きさをスケーリングし、その結果得られた信号をノードＡ１またはＢ１でそれぞれ出力する。較正回路５の状態は、較正回路５により行われる位相シフトおよび大きさのスケーリングの量によって規定される。典型的な較正回路５は、可変利得アンプ（Variable Gain Amplifier：ＶＧＡ）と、プログラム可能な位相シフト回路または位相回転回路との直列結合である。
【００３６】
概して、ＰＤ／ＭＲ検出器４およびＣＴＲ１０は、アナログ回路、デジタル回路、混合信号回路を用いて、また場合によってはソフトウェアを用いて、様々な方法で実施することができる。好適な実施態様が図２に示されており、ここでは、ＰＤ／ＭＲ検出器４は、２つのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４１と、１つのデジタルプロセッサ（ＤＰ）４２と、を有し、ＣＴＲはデジタルコントローラ（ＤＣＴＲ）１２である。ＤＰ４２およびＤＣＴＲ１２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２０上で実行するソフトウェアにおいて実施される。
【００３７】
２つのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４１は、２つの入力信号１３をデジタル化するが、これらの入力信号は、図１のシリアル相互接続１ａの端点ＸおよびＹから受信される。信号１３の直接のデジタル化が実際的でない（例えば、信号周波数が使用するＡＤＣには高周波すぎる）場合には、デジタル化の前に、ダウンコンバータ（例えば、ミキサー）を追加する（図２には示されていないが、ＡＤＣブロック４１に含まれていると仮定する）。ＤＰ４２は、（例えば、フーリエ変換または同様の技法によって）２つのデジタル化された信号から位相値および大きさの値を抽出し、比率計算のための位相の減算および大きさの除算を実行する。ＤＣＴＲ１２は、シーケンス制御ステップ、およびシリアル相互接続１ａの位相の変化および大きさの変化を検出し、補償するために必要な計算を実行する。これらの制御ステップおよび計算は、次に説明するが、原則として、図２に示された例示的な実施態様だけでなく、ＰＤ／ＭＲ検出器４の、およびＣＴＲ１０の任意の他の実施態様にも有効である。
【００３８】
図１のシリアル相互接続１ａの位相の変化／大きさの変化の検出は、以下のように行われる。ＣＴＲ１０は、最初に、図１のスイッチ３をオフにして、入力信号がシリアル相互接続１ａに結合されるのを阻止する。次に、ＣＴＲ１０は、信号源１０１および１０２がオフである間に、信号源１００をオンにする。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、全体の位相差ＰＤ０＝Φ１＋Φ２、および全体の大きさの比率ＭＲ０＝α１＊α２を検出し、これらの値をＣＴＲ１０に送り、そこでこれらの値を記憶する。ＰＤ０およびＭＲ０についての上記の等式は、単に、直列リンク全体にわたって、位相は足し算し、利得（大きさの比率）は掛け算する、という事実から得られるものである。また、値ＰＤ０およびＭＲ０は、信号源１００によって生成された信号の位相の絶対値および大きさの絶対値に依存しないということに留意されたい。
【００３９】
次に、ＣＴＲ１０は、信号源１００をオフにし、信号源１０１をオンにする。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、今度は、信号源１０１の信号は、シリアル相互接続１ａ上を逆方向に伝わる成分に均等に分割されると仮定して、位相差ＰＤ１＝Φ１−Φ２、および大きさの比率ＭＲｌ＝α１／α２を検出する。これらの等式は、信号源１０１からの信号の伝搬条件から得られる。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、再び、値ＰＤ１およびＭＲ１をＣＴＲ１０に送り、そこでこれらの値を記憶する。前回とまったく同様に、これらの値は、信号源１０１によって生成された信号の位相の絶対値および大きさの絶対値に依存しない。この時点で利用可能な情報に基づいて、ＣＴＲ１０は、４つの未知数を有する４つの等式（位相差Φ１およびΦ２の２つの等式、ならびに大きさの比率α１およびα２の２つの等式）からなる単純系の解として、量Φ１、Φ２、α１、およびα２を計算することができる。この解は、Φ１＝（１／２）＊（ＰＤ０＋ＰＤ１）、Φ２＝（１／２）＊（ＰＤ０−ＰＤ１）、α１＝ＳＱＲＴ（ＭＲ０＊ＭＲｌ）、およびα２＝ＳＱＲＴ（ＭＲ０／ＭＲｌ）である。なお、式中、ＳＱＲＴ（ｘ）は平方根機能である。
【００４０】
点Ｂに対して同じプロセスを継続する。ＣＴＲ１０は、信号源１０１をオフにし、信号源１０２をオンにする。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、信号源１０２の信号は、シリアル相互接続１ａ上を逆方向に伝わる成分に均等に分割されると仮定して、位相差ＰＤ２＝Φ１−Φ２＋２＊ΔΦ、および大きさの比率ＭＲ２＝α２＊α１／α２を検出する。量ＰＤ２およびＭＲ２は、信号源１０２によって生成された信号の位相の絶対値および大きさの絶対値に依存しない。ＰＤ／ＭＲ検出器４は、これらの値をＣＴＲ１０に送り、そこでこれらの値を記憶する。値ＰＤ２およびＭＲ２は、ＰＤ１およびＭＲ１に関して以下のように表すことができることに留意されたい。ＰＤ１＝Φ１−Φ２であるので、ＰＤ２＝ＰＤ１＋２＊ΔΦであり、ＭＲｌ＝α１／α２であるので、ＭＲ２＝α２＊ＭＲｌである。ＣＴＲ１０は、上記の２つの簡単な等式を解くことにより、値ΔΦおよびαを算出する。結果は次の通りである。ΔΦ＝（１／２）（ＰＤ２−ＰＤ１）であり、α＝ＳＱＲＴ（ＭＲ２／ＭＲｌ）である。これらの結果は、点ＡからＢまでの位相の相対的変化および大きさの相対的変化が、点ＸからＡまでの位相の変化および大きさの変化に依存しない、という事実と一致している。フェーズドアンテナアレイ（図７を参照）などの、いくつかの用途では、あるアンテナ素子から別のアンテナ素子までの（例えば、シリアル相互接続１ａ上のある点から別の点までの）位相の相対的変化および大きさの相対的変化だけが関係する。これらの場合では、信号源１００は必要ではなく、省略することができる。
【００４１】
上記の方法に従って、ＣＴＲ１０が値Φ１、Φ２、ΔΦ、α１、α２、およびα（ならびに、シリアル相互接続１ａ上にさらに補償の対象となる点が存在する場合には、追加の同様の量）を決定した後に、シリアル相互接続１ａ上の信号移送により点Ａおよび点Ｂで生じている位相の変化および大きさの変化を逆転させるために、ＣＴＲ１０は、較正回路５の状態を設定する。望ましい結果は、入力信号発生器２の信号がスイッチ３を通してシリアル相互接続１ａに切り替えられると、同相であり、かつ、大きさが等しい点Ａ１および点Ｂ１に信号が到達することである。ＣＲＴ１０は、較正回路５の位相のシフトおよび大きさのシフトを適切な値で設定するが、それらの値は、値Φ１、Φ２、ΔΦ、α１、α２、およびαから直接計算することができる。例えば、点Ｘに対する点Ａ１の等化は、点Ａに接続されている較正回路５で、Ν＊π−Φ１（式中、Ｎは整数である）の位相シフト、および１／α１の大きさのスケーリングを設定することにより行われる。このようにして、点Ａ１および点Ｘにおける位相および大きさが等しくなる。Ν＊πの位相シフトを追加することは、実際には、因果的なシステム（時間とともに常に進行する位相）を有することを保証するために必要である。同様に、点Ａ１に対する点Ｂ１の等化は、点Ａに接続されている回路５で、ΔΦの位相シフトおよびαの大きさのスケーリングを設定し、点Ｂに接続されている較正回路５で、ゼロ位相シフトおよび等倍の大きさのスケーリングを設定することにより行われる。点Ａおよび点Ｂにおける較正回路５の他の状態も、有効な位相／大きさ較正の結果をもたらし得るため、この較正の選択は一意的ではないことに留意されたい。
【００４２】
この第１の方法の重要な特性は、前述したように、信号源１００、１０１、および１０２の動作周波数を除いて、どのパラメータも、信号源も、他の構成部品も整合させる必要がない、ということである。明らかに、位相／大きさ較正が必要な３つ以上の点を有するシリアル相互接続に、同じ方法を用いることができる。また、上述した以外の事例、入力信号発生器２がＸとは異なるノードに接続されているときなどに、この方法を適用することは簡単である。これらの他の事例では、量Φ１、Φ２、ΔΦ、α１、α２、およびαの検出プロセスは同じであるが、較正回路５の状態を補償する計算は、異なる等式に基づいており、これらの等式は各事例の特定の伝搬条件によりもたらされる。
【００４３】
［シリアル相互接続を較正するための第２の方法］
上述した第１の較正方法の限界は、入力信号発生器２がシリアル相互接続１ａを駆動している間、シリアル相互接続１ａ上の位相の変化／大きさの変化を検出することができない、ということである。さらに、信号源１００、１０１、または１０２のうちのいずれかをオンにすることにより、入力信号発生器２からの信号の伝搬に干渉し、入力信号発生器からの信号は、ＰＤ／ＭＲ検出器４の出力において誤差を生じることになる。明らかに、この問題は、位相の変化／大きさの変化を検知すること、および較正後の位相および大きさでシステムを動作させること、の両方のために、同じシリアル相互接続が用いられるという事実の結果である。したがって、シリアル相互接続１ａの較正を繰り返すか、または再確認することが必要な場合には、発生器２は、スイッチ３をオフにすることによりシリアル相互接続１ａから切断されなければならない。用途によっては、これは受け入れられない。例えば、シリアル相互接続１ａがライブ通信ネットワークで使用する信号を伝える場合には、入力信号発生器２のスイッチをオフにすることで通信が中断する。しかも、現場の動作条件により、位相／大きさ較正プロセスの繰り返しを必要とするシリアル相互接続１ａの伝送特性が変わる場合がある。第１の方法は、シリアル相互接続の動作を停止せずに、シリアル相互接続を較正する可能性を提供するものではない。
【００４４】
次に説明する第２の較正方法は、第１の方法の上記の欠点を是正する。図３に図示されているシステムを用いて、この第２の方法を説明するが、この方法の原理は、図３に示されている実施態様よりも概括的である。単一のシリアル相互接続を用いるのではなく、第２の方法は２つの整合されたシリアル相互接続、すなわち、シリアル相互接続１およびシリアル相互接続１ａを用いる。整合された相互接続とは、それらが、伝搬特性において、区分Ｘについてはシリアル相互接続１上のＷと、また、対応する区分Ｘ’についてはシリアル相互接続１ａ上のＷ’と、それぞれ事実上同一であることを意味する。整合されたシリアル相互接続の単純な実現化は、互いにきわめて接近して（平行に）配置された対称的なレイアウトを用いた、低コストのプリント回路基板（ＰＣＢ）上の整合された伝送ラインによるものである。
【００４５】
図３のシステムと図１のシステムとの間の主な差は、検知シリアル相互接続と動作シリアル相互接続との間が分離していることである。シリアル相互接続１ａは、ＰＤ／ＭＲ検出器４、ならびに信号源１００、１０１、および１０２を使用する第１の方法において用いられたのと同じ手順で、点Ｘ’、Ａ’、Ｂ’およびＹ’の間の位相の変動および大きさの変動を検知するために用いられる。入力信号発生器２は、シリアル相互接続１を駆動することで、この発生器から点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＷを含むシリアル相互接続１のすべての点に信号を伝える。検知動作はシリアル相互接続１ａ上で行われるので、入力信号発生器２をシリアル相互接続１から切断するのにスイッチは必要ではない。
【００４６】
シリアル相互接続１ａの点Ｘ’、Ａ’、Ｂ’、およびＷ’は、信号伝送の観点から見て点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＷと等しいように選択される。２つのシリアル相互接続は整合されていると仮定されるので、この選択が可能である。したがって、シリアル相互接続１ａの任意の２点間の位相差および大きさの差は、シリアル相互接続１の等しい２点間の位相差および大きさの差に等しい。当然、シリアル相互接続１ａで検知された位相の変化および大きさの変化を用いて、シリアル相互接続１を較正することが可能であることになる。実際の較正は、ＣＴＲ１０および較正回路５を用いて、第１の方法に従って用いられたのと同じ手順を使用して行われる。明らかに、図３のシステムは、入力信号発生器２からの信号の流れを中断せずに、動作シリアル相互接続１を適宜較正することが可能である。加えて、入力信号発生器２の周波数は、等しい点Ｘ’、Ａ’、Ｂ’、およびＹ’にそれぞれ物理的に接近している、点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＹのすべてにおいて、自動的に入手可能である。
【００４７】
シリアル相互接続を較正するための第３の方法
上述した第１の方法および第２の方法のいずれにおいても、シリアル相互接続上の点の間の位相差および大きさの差の検知は、それぞれの点からシリアル相互接続上に両方向に信号を送ることにより行われる。前述したように、どの点においても信号の反射がないことが不可欠である。そうでなければ検知誤差が生じる。反射は、第１の方法の説明で示された等式を、実際上予測が非常に困難な方法で変える定常波パターンを生成する。有害な反射が実際に起こり得る最も重要な点は、図３のシステムでは端点Ｘ、Ｗ、Ｘ’およびＹ’である。これらの反射は、シリアル相互接続を終了する整合が不完全なネットワークが引き金となって生じる。これらの整合ネットワークは、シリアル相互接続上を伝搬する信号の全電力を吸収しなければならないので、たとえわずかな整合誤差であっても、依然として厄介な反射を生成する可能性がある。端点とは異なり、図３の中間点Ａ、Ｂ、Ａ’およびＢ’は、低結合係数で結合器を設計することが可能であるため、著しい反射を生じにくいので、わずかな不整合が存在していたとしても、当然、反射は低減する。第１の較正方法および第２の較正方法については、端点反射の問題は、優良な終端を用いることによってのみ低減することができる。
【００４８】
次に説明する第３の較正方法は、第１の較正方法および第２の較正方法の概念を、シリアル相互接続の端点で若干の反射の発生が容認される場合に広げたものである。端部で実質的に完全に整合した（実質的に反射がゼロの）シリアル相互接続を構築することは、端部での整合が良好だが完全ではないシリアル相互接続を構築することよりも困難、かつ高価であるので、この方法は実際上重要である。この第３の方法は、図４に図示されているシステムを用いて、説明することにするが、この方法の原理は、図４に示されているものよりも概括的である。
【００４９】
図４のシステムは、３つの整合されたシリアル相互接続、および無指向性結合器ではなく、指向性結合器を使用する。指向性結合器は、特定方向に伝搬する信号だけを結合し、逆方向に伝搬する信号は無視する。シリアル相互接続１が、入力信号発生器２の信号を点ＡおよびＢに伝える（これまでと同様に、一般性を一切失わずに２つの点だけを考慮する）。較正回路５は、シリアル相互接続１上を左から右に伝搬するあらゆる信号を結合するように配置された指向性結合器を通してこれらの信号を受信する。指向性結合器を使用する利点は、右から左へと戻って移動する端点Ｗからの反射がすべて、結合器によって無視され（実質的に減衰され）、較正回路５に入らないことである。これは、点Ｗで完全な終端を有することと基本的に同等である。点Ｗからの反射が端点Ｘに到達したときに、点Ｘでの終端が完全でないと、点Ｗからの反射が左から右の方向に反射して戻る。理論上、これらの２次反射は、較正回路５に入るので、システムで位相の誤差および大きさの誤差を生み出す。しかしながら、実際上、入力信号発生器２の信号がシリアル相互接続１上を順方向、逆方向、そして再び順方向に伝搬する時までには、この長い経路上の損失、および、端点（完全ではないが、適度に良好な終端であると仮定する）での電力吸収は、通常、残存する有害な反射を重要でないレベルまで低減している。
【００５０】
シリアル相互接続１上の位相の変化および大きさの変化の検知は、第１の方法および第２の方法と同様であるが、２つの整合されたシリアル相互接続（シリアル相互接続１ｂおよびシリアル相互接続１ｃ）、および指向性結合器を使用して行われる。シリアル相互接続１ｂは、点Ｘ’と点Ｗ’との間の区分で、左から右への信号だけを伝え、また、シリアル相互接続１ｃは、点Ｘ’’と点Ｗ’’との間の区分で、右から左への信号だけを伝える。点Ｘ、Ａ、Ｂ、およびＷのセットは、点Ｘ’、Ａ’、Ｂ’およびＷ’のセットに等しく、点Ｘ’’、Ａ’’、Ｂ’’およびＷ’’のセットにもまた等しい。なぜならシリアル相互接続１、１ｂ、および１ｃは、区分Ａ〜Ｗ、区分Ａ’〜Ｗ’、および区分Ａ’’〜Ｗ’’にわたって整合されているからである。この実施形態では、接続点Ｘ’、Ａ’、およびＢ’、ならびに接続点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’が、それぞれ、相互に電気的に接続されてノードとなり、その結果、接続点Ｘ’およびＸ’’が１つのノードとなり、接続点Ａ’およびＡ’’が別のノードとなり、接続点Ｂ’およびＢ’’がさらに別のノードとなっている。信号源１００、１０１、および１０２が、等しい信号をシリアル相互接続１ｂおよび１ｃに注入する。区分Ｘ〜Ｗ、区分Ｘ’〜Ｗ’、および区分Ｘ’’〜Ｗ’’が整合されているので、当然、シリアル相互接続１ｂおよび１ｃで検知された位相の変化および大きさの変化を用いて、シリアル相互接続１が較正可能であることになる。第１の較正方法および第２の較正方法と比較して、付加された利益は、シリアル相互接続１、１ｂおよび１ｃの反射はいずれも、過度ではなく、実用上の誤差を生じないことである。
【００５１】
［シリアル相互接続を較正するための第４の方法］
上述した第２の方法および第３の方法では、入力信号発生器２の信号を分配するために用いられるシリアル相互接続１とは異なるシリアル相互接続上の、点の間の位相差および大きさの差を検知している。その結果、シリアル相互接続１ａ、１ｂおよび１ｃ上で用いられる較正信号は、シリアル相互接続１上に分配された信号とは異なっている場合がある。例えば、入力信号発生器２の信号が帯域通過変調信号（例えば、典型的な通信信号）である場合には、シリアル相互接続１ａ、１ｂおよび１ｃ上の較正信号は、単一の無変調の信号音である可能性がある。この信号音の周波数は、システムで用いられるすべての周波数におけるシリアル相互接続の伝送特性（位相の変化および大きさの変化）が、同じであるか、または考慮する周波数のセット内のある周波数において有効な値から引き出し得るようなものでなければならない。通常、信号音の周波数が帯域通過変調信号の周波数に十分に近似しており、かつ、帯域通過変調信号の帯域幅が限度内にある場合には、これがあてはまる。
【００５２】
場合によっては、入力信号発生器２の信号を較正信号としてもまた用いることが可能であろう。単純な例は、入力信号発生器２がＣＷ（連続波）信号を生成するときのＬＯ（局部発振器）分配である。このような場合、第３の方法を図５に示されるように修正して、第４の方法を得ることができる。より具体的には、シリアル相互接続１および１ｂが、入力信号発生器２の信号を伝え、同時に、第３の方法（図４を参照）におけるシリアル相互接続１ｂの較正機能を実行する、シリアル相互接続１ｄに置き換えられている。スイッチ６００、６０１、６０２、および信号注入回路７００、７０１、７０１が追加され、入力信号発生器２からの信号を較正のために使用することが可能になっている。スイッチ６００、６０１、および６０２は、ＣＴＲ１０によって制御されている。スイッチ６００、６０１、および６０２がそれぞれオンになり、シリアル相互接続１ｄに信号を注入すると、信号注入回路７００、７０１、および７０１は、シリアル相互接続１ｃ上の対応する点からそれらを受信する。点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’で注入された信号の位相および大きさは、点Ｘ、Ａ、およびＢにおける信号の位相および大きさにそれぞれ、既知の関係（例えば、それらがシリアル相互接続の整合された部分であるかどうか）で関連付けされなければならない。例えば、点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’で注入された信号であれば、点Ｘ、Ａ、およびＢにおけるシリアル相互接続１上の信号と同じ位相および大きさを有することができる。点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’で有害な反射を最小限にするためのさらに良好な選択は、信号の大きさを低減して注入することである。
【００５３】
図５に示されている第４の較正方法の動作は、前述した他の較正方法の動作とよく似ているが、この場合では、ＣＴＲ１０は、信号源１００、１０１、および１０２（図１、２、および４を参照）をオン／オフにするのではなく、他の方法の同じスキームに従って、スイッチ６００、６０１、および６０２をオン／オフにするという違いがある。点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’で注入された信号が、点Ｘ、ＡおよびＢにおける信号とそれぞれ等しい場合には、第１の方法に用いられる様々な伝送パラメータ（位相および大きさの比率）間の関係を表す等式は、第４の方法についても同様に有効である。しかしながら、点Ｘ’’、Ａ’’、およびＢ’’で注入された信号が、点Ｘ、Ａ、およびＢにおける信号に対して異なる関係をそれぞれ有する場合には、様々な伝送パラメータ間の関係を表す等式はそれに応じて変わる。いずれの場合も、等式は簡単な初等代数学により解くことが可能である。
【００５４】
［一般化］
シリアル相互接続の位相および大きさ較正のための上記４つの方法から、他の可能性を引き出すことができる。例えば、第１の方法は、第２の整合されたシリアル相互接続を導入するのであれば、指向性結合器とともに適用することができる。これは、図５の第４の方法のシリアル相互接続１ｃおよび１ｄを、スイッチ６００、６０１、および６０２、ならびに信号注入回路７００、７０１、７０１を用いる代わりに、２つのシリアル相互接続に等しい信号を注入する信号源１００、１０１、および１０２とともに用いることと同等になる。ちょうど第１の方法の場合と同様に、この変形例は、入力信号発生器２の信号を同時に較正し、分配することはできない。
【００５５】
説明した４つの方法は、ＣＷ信号よりも複雑な信号とともに用いることが可能であることはすでに述べた。例えば、第４の方法は、変調帯域通過信号とともに適用することができる。しかしながら、その場合には、ＰＤ／ＭＲ検出器は、適切な信号処理技術を実行しなければならないが、それは、ＣＷ信号を用いる場合に適用されるものとは異なる。例えば、これらの信号処理技術は、２つの信号間の位相差および大きさの差を抽出する相関計算に基づく場合もある。同様に、他の技術は、較正プロセスにおけるノイズを低減し、したがって、較正の精度を高めるために、信号源１００、１０１、および１０２によって供給される適切に変調された較正信号を用いることもまた可能である。
【００５６】
［プログラムされたコントローラ］
例示的な一実施形態を示す図６を参照すると、コントローラ（またはプロセッサシステム）は、図示された動作を実行してシリアル相互接続システムを較正するようにプログラムされている。
【００５７】
最初に、コントローラは、（必要ならば）スイッチに信号源をシステムから切断させる。信号源が切断された状態で、コントローラは、基準信号をシリアル相互接続システムの一方の端部の第１のノードに注入させる（１０００）。いくつかの実施形態では、このノードは、信号源が接続されたノードと同じである。基準信号が第１のノードに注入されている間に、コントローラは検出器に、注入された基準信号と、シリアル相互接続システムの第２の端部ノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定させる（１０１０）。コントローラは、メモリにこれらの測定値を記録し、較正プロセスの最後に使用する。
【００５８】
これらの初期測定を行った後、コントローラは、シリアル相互接続システムに沿って各ノードについて以下の動作を実行する。信号源が切断された状態で、コントローラは、ノードを選択し（１０２０）、選択されたノードにのみ、基準信号を注入させる（１０３０）。言いかえれば、基準信号は、選択されたノード以外には、どのノードにも注入されない。基準信号が選択されたノードに注入されている間に、コントローラは検出器に、第１のノードで現れる信号と、シリアル相互接続システムの第２の端部ノードで現われる信号との位相差および大きさの比率を測定させる（１０４０）。コントローラは、メモリにこれらの測定値を記録し、較正プロセスの最後に使用する。
【００５９】
この手順は、すべてのノードについて測定がなされ、記録されるまで、システムの各ノードに対して繰り返される（１０５０）。
【００６０】
手順がすべてのノードに対して完了すると、コントローラは、第１のノードおよび複数の直列に接続されたノードについて測定された位相差および測定された大きさの比率を用いて、複数の直列に接続されたノードのそれぞれについて位相修正および大きさ修正を計算する（１０６０）。この計算は、前述したように行われる。
【００６１】
コントローラが、直列に接続されたノードのすべてについて位相修正および大きさ修正を計算した後、コントローラは、例えば、位相回転子および利得増幅器を適切に、かつ、計算された修正に従って調節することによって、直列に接続されたノードにこれらの修正を適用する（１０７０）。
【００６２】
コントローラがこの一連の動作を完了すると、シリアル相互接続は較正される。環境条件が変化したり、または単に時間が経過したりすると、相互接続が較正から逸脱してしまい、手順を繰り返すことが必要になる。コントローラは、予め定められたある遅延で周期的に、または較正から逸脱する可能性のある変化（例えば、温度および／または湿度の変化）を検出することを、次の較正プロセスのトリガとすることができる（１０８０）。
【００６３】
［フェーズドアレイアンテナシステム設計への適用］
コヒーレントな、位相同期された、大きさが等しい信号を分配するための上記手法は、アナログおよびデジタルフェーズドアレイアンテナシステムの設計に特に適用することができる。これらの概念を適用し得る能動的なアナログフェーズドアレイの一例を図７に示す。このアーキテクチャは、米国特許第８，６１１，９５９号明細書に記載のアーキテクチャに類似しており、その全内容は、参照により本明細書に組み入れられる。
【００６４】
能動的なアンテナアレイは、グリッド上に配置された複数のアンテナ素子１５０を含み、これらのアンテナ素子は、線形、平面、または表面に対して共形とすることができる。複数のアンテナ素子の物理的な距離はアレイの動作周波数に関係し、概ね送信または受信される信号の平均波長の半分に等しい。これは、アレイが、サイドローブが小さいナロービームを生成するために必要である。典型的なアレイは多数の素子を有するので、基本的には大型の電気システムである。言いかえれば、アレイシステムのサイズは、使用される無線周波数（ＲＦ）波長に対して大きい。
【００６５】
能動的なアンテナアレイは、複数の能動的なＴｘ／Ｒｘモジュール２３４もまた含む。各Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４は、送信用のアンテナ素子１５０の対応する１つを駆動し、その対応する受信用のアンテナ素子１５０から信号を受信する。こうした目的のために、各Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４は、増幅器、フィルタ、調節可能な移相器３０、調節可能な利得段４０、およびミキサー７０を含む。分配／集約ネットワーク５０は、Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４にＩＦ信号を分配し、Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４から受信したＩＦ信号を集約する。別の分配ネットワーク、すなわち、ＬＯ分配ネットワーク６０は、ＬＯ信号源８０からＴｘ／Ｒｘモジュール２３４にＬＯ信号を分配する。各Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４のミキサー７は、分配されたＬＯ信号を用いて、アナログ送信ＩＦ信号をＲＦにアップコンバートするとともに、分配されたＬＯ信号を用いて、受信したＲＦ信号をＩＦにダウンコンバートする。上述した実施形態では、移相器３０（位相回転子とも呼ばれる）が、ＬＯ信号経路に位置していることに留意されたい。これにより、これらの構成要素の設計をはるかに容易にすることが可能になる。なぜなら、正弦波信号の位相をシフトすることは、変調された信号の位相をシフトするよりもはるかに容易であるからである。
【００６６】
説明を簡単にするために、分配／集約ネットワーク５０は、単一のネットワークとして示されているが、説明されている実施形態では、実際には、２つの別個のネットワークである。すなわち、１つはＴｘ／Ｒｘモジュール２３４にＩＦ信号を分配するためのものであり、１つはＴｘ／Ｒｘモジュール２３４から受信したＩＦ信号を集約するためのものである。同様に、やはり説明を簡単にするために、Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４内の送信経路および受信経路は、単一の経路として示されているが、説明されている実施形態では、それらは別個の経路である。すなわち、１つは、ＩＦ信号をＲＦにアップコンバートし、そのＲＦ信号を対応するアンテナ素子１５０に送達するための経路であり、もう１つは、アンテナ素子１５０から受信したＲＦをＩＦにダウンコンバートし、その受信ＩＦ信号を、分配／集約ネットワーク５０の集約ネットワーク部分に送達するための経路である。
【００６７】
アレイシステムは、ベースバンドプロセッサ２００と、送信側および受信側を有するＩＦ段９０と、をさらに含む。送信中、ベースバンドプロセッサ２００は、ＩＦ段９０の送信側にデジタル信号を送り、この段がデジタル−アナログ変換器およびフィルタを使用して、この信号をアナログＩＦ信号に変換し、分配／集約ネットワーク５０のＴｘの側入力にそのアナログＩＦ信号を印加し、次に、すべてのＴｘ／Ｒｘモジュール２３４にＩＦ信号を分配する。受信中、分配／集約ネットワーク５０のＲｘ側からの集約された受信ＩＦ信号は、ＩＦ段９０の受信側に送達され、この段が受信ＩＦ信号をデジタルに変換し、それをベースバンドプロセッサ２００に送る。
【００６８】
段９０を通過するＩＦ信号がベースバンド（ゼロＩＦ）信号である場合には、ＩＦ段９０およびミキサー７０は、複合ブロックである。すなわち、それらは同相（Ｉ）信号および直交位相（Ｑ）信号を処理する。本説明では、ゼロ以外のＩＦ値である（すなわち、Ｉ／Ｑ処理がない）と仮定しているが、本説明は、ゼロＩＦの場合にもまた有効である。
【００６９】
Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３４内の移相器３０および利得段４０を別々に、かつ、独立して設定するために、かつ／またはそれらの設定を変更するために、２つの制御ブロック、Ｇ  ＣＴＲ１１０およびＣＴＲ１２０がある。これは、通常デジタル制御バス上で行われる。
【００７０】
ベースバンドプロセッサ２００（または、簡単にするために示されていない他の何らかのデジタルコントローラ）で実行しているプログラムが、制御ブロック１１０および１２０を駆動する。すべてのアンテナ素子の位相値および利得値の各セットは、ナロービームまたはより複雑な形状といったような、特定の放射パターンを実施し、前述したように計算された較正修正もまた実施する。これらの位相値および大きさの値のセットを適切に変更することによって、アレイ放射（送信および受信両方とも）は、可動ターゲットを追跡するためのビームステアリング、ビームスキャンニング、ファニング（ビームサイズの変更）などといったような、高度な機能を実施するように成形される。
【００７１】
上述の較正技術は、Ｔｘ／Ｒｘ分配ネットワークだけでなく、フェーズドアレイアンテナシステムなどにおけるＬＯ分配ネットワークにも適用することができる。
【００７２】
［フェーズドアレイアンテナシステム較正への適用］
シリアル相互接続を較正するための上記手法は、フェーズドアレイ較正に対してもまた特に適用することができる。一適用例が、図８に図示されている。この図のフェーズアレイシステムは、ベースバンドプロセッサ２００と、アレイフレーム２０１と、複数のアンテナ素子１５０に結合された複数のＴｘ／Ｒｘモジュール２３５と、からなる。Ｔｘ／Ｒｘモジュール２３５は、図７のブロック２３４に類似した標準的な無線周波数（ＲＦ）モジュールである。アレイフレーム２０１は、フェーズドアレイの特定の実装のために必要な回路をすべて含んだブロックである。例えば、図７のアナログフェーズドアレイの場合では、アレイフレーム２０１は、ネットワーク５０と、ネットワーク６０と、ＬＯ信号源８０と、ＩＦ段９０と、制御ブロック１１０および１２０と、を含んでいる。デジタルフェーズドアレイでは、アレイフレーム２０１は、複数のデータ変換器およびフィルタ、サンプリングクロック回路、デジタル移送回路などを含んでいる。ここで説明する適用は、どのタイプの、すなわち、アナログ、デジタル、またはハイブリッド（一部がアナログで一部がデジタル）のフェーズドアレイに対しても有効である。
【００７３】
概して、どんなフェーズドアレイであってもその実現には、送信モードでのベースバンドプロセッサ２００からアンテナ素子１５０までのすべての信号経路、および受信モードでのアンテナ素子１５０からベースバンドプロセッサ２００までのすべて信号経路が、伝搬位相シフト、および大きさ変動の点で、実質的に等しいことが必要である。これは、較正なしでは達成困難である。上述した方法に従って較正されたシリアル相互接続システム２０２が、この目的のために用いることができる。これは図８に示されている。結合器２１が、アンテナ１５０をシリアル相互接続システム２０２に結合する。後者は、図１、図３、図４、または図５の例による較正に必要なすべての回路を含んでいる。ベースバンドプロセッサ２００は、制御手段／通信手段２０３を通して、シリアル相互接続システム２０２を制御するとともに、シリアル相互接続システムと通信する。
【００７４】
フェーズアレイ送信サブシステムの較正のために、ベースバンドプロセッサ２００は、フェーズドアレイを通して較正信号を順次すべてのアンテナ素子（すなわち、一度に１つのアンテナ）に送信し、シリアル相互接続システム２０２から戻るそれぞれの信号を受信する。これらの信号が、結合器２１を通して相互接続システム２０２につながっている。このプロセスを通してベースバンドプロセッサ２００が得るすべての位相変動値および大きさの変動値に基づいて、シリアル相互接続システムが較正されるので、ベースバンドプロセッサ２００は、ベースバンドプロセッサからそれぞれのアンテナ素子までのフェーズドアレイ全体を通しての、送信経路間の位相差および大きさの差を計算することができる。これらの計算値を用いて、ベースバンドプロセッサ２００は、各送信経路の位相および大きさを適切に調節し、それらが等しくなるようにする。
【００７５】
フェーズアレイ受信サブシステムの較正のために、ベースバンドプロセッサ２００は、シリアル相互接続システム２０２を通して較正信号を順次すべてのアンテナ素子（すなわち、一度に１つのアンテナ）に送信し、フェーズドアレイを通して戻るそれぞれの信号を受信する。これらの信号は、結合器２１を通してフェーズドアレイにつながっている。このプロセスを通してベースバンドプロセッサ２００が得るすべての位相変動値および大きさの変動値に基づいて、シリアル相互接続システムが較正されるので、ベースバンドプロセッサ２００は、それぞれのアンテナ素子からベースバンドプロセッサまでのフェーズドアレイ全体を通しての、受信経路間の位相差および大きさの差を計算することができる。これらの計算値を用いて、ベースバンドプロセッサ２００は、各受信経路の位相および大きさを適切に調節し、それらが等しくなるようにする。
【００７６】
他の実施形態が、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
2018533266.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018533266.tif 000009
【図８】
2018533266.tif 000010
【国際調査報告】
2018533266.tif 000011
2018533266.tif 000012