(57)【要約】【解決手段】アンテナアレイ（１０２１．．．１０２Ｎ）と、複数のユニット（１０４１．．．１０４Ｎ）と、配置回転器と、同位相および直角位相のグローバル信号のための信号バス（１０６、１０７）と、フィードバックシステムとを備え、前記各ユニットは、１つ以上のアンテナ（１０２）からの高周波信号を、グローバル信号により定義される位相を持つ周波信号に合成するとともに、同位相および直角位相の信号を与えるように構成され、前記配置回転器は前記各ユニットに関し、前記同位相および直角位相の信号に関する配置点を、同位相および直角位相の調整信号を与える回転角度で回転するように構成され、前記信号バスはそれぞれ、前記同位相および直角位相の調整信号を、前記複数のユニットから受信するように構成され、前記フィードバックシステムは前記各ユニットに関し、前記回転角度の誤差を決定するために、前記１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、前記１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するように構成される装置（１００）について述べる。【選択図】図１Ｂ
2017507627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレイと、
複数のユニットと、
配置回転器と、
同位相および直角位相のグローバル信号のための信号バスと、
フィードバックシステムとを備え、
前記各ユニットは、１つ以上のアンテナからの高周波信号を、グローバル信号により定義される位相を持つ周波信号に合成するとともに、同位相および直角位相の信号を与えるように構成され、
前記配置回転器は、前記各ユニットに関し、前記同位相および直角位相の信号に関する配置点を、同位相および直角位相の調整信号を与える回転角度で回転するように構成され、
前記信号バスは、それぞれ前記同位相および直角位相の調整信号を、前記複数のユニットから受信するように構成され、
前記フィードバックシステムは、前記各ユニットに関し、前記回転角度の誤差を決定するために、前記１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、前記１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するように構成される装置。
【請求項２】
前記フィードバックシステムは、
前記調整信号と前記グローバル信号との相関度を表す第１パラメータを決定するために、前記同位相の調整信号を前記同位相のグローバル信号と比較し、かつ／または、前記直角位相の調整信号を前記直角位相のグローバル信号と比較し、
前記同位相信号と前記直角位相信号との相関度を表す第２パラメータを決定するために、前記同位相の調整信号を前記直角位相のグローバル信号と比較し、かつ／または、前記直角位相の調整信号を前記同位相のグローバル信号と比較し、
前記回転角度の誤差を、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータの関数として決定するように構成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記回転角度の誤差は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータの組み合わせの適切な逆三角関数である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記フィードバックシステムは、排他的論理和ゲートを用いて前記信号を比較するように構成される先行する請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記同位相および直角位相の調整信号は、それぞれ前記同位相および直角位相の信号の第１加重和および第２加重和である先行する請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１加重和と前記第２加重和の重みは、前記回転角度の適切な三角関数である請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１加重和における前記同位相および直角位相の調整信号の重みは、それぞれ前記回転角度のコサインおよび前記回転角度のサインであり、前記第２加重和における前記同位相および直角位相の調整信号の重みは、それぞれ前記回転角度のサインにマイナスを乗じたものおよび前記回転角度のコサインである請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記同位相および直角位相の調整信号を、選択的に前記信号バスに与える先行する請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記各信号バスは、異なる電流信号を伝達する先行する請求項のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
アンテナアレイからの複数の高周波信号の各々に関し、
前記高周波信号を、グローバル信号により定義される位相を持つ周波信号に合成するとともに、同位相および直角位相の信号を与えるステップと、
前記同位相および直角位相の信号に関する配置点を、同位相および直角位相の調整信号を与える回転角度で回転するステップと、
前記同位相および直角位相の調整信号を、それぞれ前記同位相および直角位相のグローバル信号に付加するステップと、
前記回転角度の誤差を決定するために、前記１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、前記１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するステップとを備える方法。
【請求項１１】
前記比較するステップは、
前記調整信号と前記グローバル信号との相関度を表す第１パラメータを決定するために、前記同位相の調整信号を前記同位相のグローバル信号と比較し、かつ／または、前記直角位相の調整信号を前記直角位相のグローバル信号と比較し、
前記同位相信号と前記直角位相信号との相関度を表す第２パラメータを決定するために、前記同位相の調整信号を前記直角位相のグローバル信号と比較し、かつ／または、前記直角位相の調整信号を前記同位相のグローバル信号と比較し、
前記回転角度の誤差を、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータの関数として決定する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記回転角度の誤差は、前記第１パラメータと前記第２パラメータの組み合わせの適切な逆三角関数である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記同位相および直角位相の調整信号は、それぞれ前記同位相および直角位相の信号の第１加重和および第２加重和である請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１加重和と前記第２加重和の重みは、前記回転角度の適切な三角関数である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１加重和における前記同位相および直角位相の調整信号の重みは、それぞれ前記回転角度のコサインおよび前記回転角度のサインであり、前記第２加重和における前記同位相および直角位相の調整信号の重みは、それぞれ前記回転角度のサインにマイナスを乗じたものおよび前記回転角度のコサインである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記付加するステップは、前記同位相および直角位相の調整信号を、前記同位相および直角位相のグローバル信号に、選択的に付加する請求項１０から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の高周波信号の各々に関し、送信元の位置情報に基づいて、前記回転角度の初期値を決定するステップを備える請求項１０から１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はアンテナアレイを備える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば国際公開第２０１０／００７４４２号Ａ１に記載された位相配列アンテナ（ｐｈａｓｅｄ  ａｒｒａｙ  ａｎｔｅｎｎａ）では、各アンテナ素子に関連するベースバンド信号や中間周波数（ＩＦ）信号の位相を制御することができる。これは、位相配列アンテナを、衛星のような送信元に対して自動的に調整可能とすることによりなされる。この制御は、例えば、受信した高周波（ＲＦ）信号を復調するために使われる発振器の位相を調整することにより実現できる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１態様は、
アンテナアレイと、
複数のユニットと、
配置回転器（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｒｏｔａｔｏｒ）と、
同位相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）および直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）のグローバル信号のための信号バスと、
フィードバックシステムとを備え、
前記各ユニットは、１つ以上のアンテナからの高周波信号を、グローバル信号により定義される位相を持つ周波信号（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）に合成するとともに、同位相および直角位相の信号を与えるように構成され、
前記配置回転器は、前記各ユニットに関し、前記同位相および直角位相の信号に関する配置点（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）を、同位相および直角位相の調整信号（ａｄｊｕｓｔｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）を与える回転角度で回転するように構成され、
前記信号バスは、それぞれ前記同位相および直角位相の調整信号を、前記複数のユニットから受信するように構成され、
前記フィードバックシステムは、前記各ユニットに関し、前記回転角度の誤差を決定するために、前記１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、前記１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するように構成される装置である。
【０００４】
本発明の第２態様は、
アンテナアレイからの複数の高周波信号の各々に関し、
前記高周波信号を、グローバル信号により定義される位相を持つ周波信号に合成するとともに、同位相および直角位相のローカル信号を与えるステップと、
前記同位相および直角位相のローカル信号に関する配置点を、同位相および直角位相の調整信号を与える回転角度で回転するステップと、
前記同位相および直角位相の調整信号を、それぞれ前記同位相および直角位相のグローバル信号に付加するステップと、
前記回転角度の誤差を決定するために、前記１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、前記１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するステップとを備える方法である。
【０００５】
従って、同相および直角位相の信号を調整するための新たな方法が与えられる。さらに本装置は、信号調整に必要な高周波（例えばＲＦ、および／または、ＩＦ）素子が従来に比べ少ないため、より対費用効果の高い、および／または、より性能のよいものとなり得る。
【０００６】
選択的な特徴は、従属請求項に規定される。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態を、以下の図面を参照して説明する。ただしこれらは例示にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】位相配列アンテナを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａの位相配列アンテナの部品を示す図である。
【図２】図１Ａおよび１Ｂの位相配列アンテナに含まれる複数の回路要素の一つを示す図である。
【図３】図２の回路素子に含まれる復調器を示す図である。
【図４Ａ】配置回転を示す図である。
【図４Ｂ】図２の回路要素に含まれる配置回転器を示す図である。
【図５Ａ】回転角度誤差の決定を示す図である。
【図５Ｂ】図２の回路素子に含まれるフィードバックユニットを示す図である。
【図６】図１Ａおよび１Ｂの位相配列アンテナによる処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（位相配列アンテナ）
特に図１Ａおよび１Ｂを参照して、位相配列アンテナ１００（以下「アンテナ」と呼ぶ）を説明する。
【００１０】
好ましくは、アンテナ１００は、ＲＦ搬送波上に直交変調されたデータ信号を含む衛星通信用信号を受信するように構成される。変調方法は、例えば四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）であってよい。このような信号の例は、欧州標準規格（ＥＴＳＩ  ＥＮ  ３０２  ３０７  Ｖ１．２．１（２００９−０８））に記載されている。
【００１１】
好ましくは、アンテナ１００はさらに、信号を送信するように構成される。しかし送信に関する特性は、ここでは一般に述べない。
【００１２】
特に図１Ａを参照すると、アンテナ１００は、ＲＦ信号を受信するための複数のアンテナ要素１０２１．．．１０２Ｎを備える。例えばアンテナ１００は、数十または数百のアンテナ要素１０２を備えてもよい。アンテナ１００は、１つ以上のアンテナモジュール１０３（以下「パネル」と呼ぶ）を備えてもよい。本例ではアンテナ１００はパネル１０３を１つだけ備える。他の例では、例えばデータスループットの最大値を増加させる目的で、アンテナは複数のパネル１０３を備える。パネル１０３の各々は、薄い（例えば高さ１インチの）直方体の形をした筐体１０５を備える。すなわちアンテナ１００は、特に乗り物などへの搭載に有利な、突出が最小限という優れた形状的特性を持つ。好ましくは、アンテナ要素１０２は、筐体１０５の２つの主要面の一方（例えば上面）の面上に含まれる。好ましくは、回路（本図には示さず）は筐体１０５内部に含まれる。
【００１３】
特に図１Ｂを参照すると、アンテナ１００は、複数の回路要素１０４１．．．１０４Ｎを備える。好ましくは、アンテナ要素１０２の各々は回路要素１０４に動作可能に接続され、その逆方向の接続もされるが、必須ではない。アンテナ１００は、第１および第２信号バス１０６、１０７を備える。第１信号バス１０６は同位相のグローバル信号を伝達するためのものであり、第２信号バス１０７は直角位相のグローバル信号を伝達するためのものである。好ましくは、各信号バス１０６および１０７は、差動対（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐａｉｒ）（太線で示す）を含む。これにより、グローバル信号の信号対雑音比を向上することができる。回路要素１０４の各々は、第１および第２信号バス１０６、１０７に動作可能に接続される。アンテナ１００は、特定の周波数と位相で振動する信号（以下「参照信号」と呼ぶ）の発信元１０８（以下「参照元」と呼ぶ）を備える。本例では、参照信号の周波数は、アンテナ１００が受信する信号の搬送周波数に一致する。他の例では、参照信号の周波数は異なっていてもよい。参照元１０８は、より低周波の信号から参照信号を生成するように構成された周波数シンセサイザを備えてもよい。回路要素１０４の各々は、参照元１０８に動作可能に接続される。好ましくは、アンテナ１００は、後述の機能を実現するように構成された回路１１０（以下「グローバルコントローラ」と呼ぶ）を備える。回路要素１０４の各々は、グローバルコントローラ１１０に動作可能に接続される。好ましくは、アンテナ１００は、インタフェース１１２を備える。好ましくは、インタフェース１１２は、第１および第２信号バス１０６、１０７、参照元１０８、およびコントローラ１１０に、動作可能に接続される。インタフェース１１２は、データ処理装置などの外部装置とも接続可能である。
【００１４】
（回路要素）
特に図２を参照して、回路要素１０４の１つをさらに詳細に説明する。
【００１５】
回路要素１０４は、動作可能に接続されたアンテナ要素１０２からＲＦ信号を受信するように構成される。さらに回路要素１０４は、同位相および直角位相の調整信号を、それぞれ第１および第２信号バス１０６，１０７に与えるように構成される。それぞれ第１および第２信号バス１０６，１０７により伝達される同位相および直角位相のグローバル信号は、複数の回路要素１０４から与えられた同位相および直角位相の調整信号の重ね合わせに相当する。同位相および直角位相の調整信号は、同位相および直角位相のグローバル信号との相関度（言い換えれば時間的な整合度）が最大となるように、継続的に調整される。
【００１６】
回路要素１０４は、第１回路２０２（以下「復調器」と呼ぶ）、第２回路２０４（以下「配置回転器」と呼ぶ）、第３回路２０６（以下「インタフェース」と呼ぶ）、第４回路２０８（以下「フィードバックユニット」と呼ぶ）、および第５回路２１０（以下「ローカルコントローラ」と呼ぶ）を備える。
【００１７】
復調器２０２は、アンテナ要素１０２からＲＦ信号を受信するように構成される。好ましくは、回路要素１０４は、ＲＦ信号を増幅するように構成された増幅器２１２、例えば低雑音アンプを備える。復調器２０２は、参照元１０８から参照信号を受信するように構成される。復調器２０２は、同位相および直角位相のローカル信号（それぞれＩおよびＱで示す）を、配置回転器２０４に与えるように構成される。本例では、同位相および直角位相のローカル信号はベースバンド信号である。
【００１８】
配置回転器２０４は、同位相および直角位相の調整信号（それぞれＩ’およびＱ’で示す）を、インタフェース２０６およびフィードバックユニット２０８に与えるように構成される。
【００１９】
インタフェース２０６は、同位相および直角位相の調整信号を、それぞれ第１および第２信号バス１０６，１０７に与えるように構成される。さらにインタフェース２０６は、それぞれ第１および第２信号バス１０６，１０７から受信した同位相および直角位相のグローバル信号（それぞれＩ’ ’およびＱ’ ’で示す）を、フィードバックユニット２０８に与えるように構成される。
【００２０】
フィードバックユニット２０８は、フィードバック信号を、ローカルコントローラ２１０に与えるように構成される。通常は、同じフィードバック信号が、配置回転器２０４にも与えられる。
【００２１】
ローカルコントローラ２１０は、回路要素１０４の１つ以上の部品、例えばインタフェース２０６、フィードバックユニット２０８、あるいはグローバルコントローラ１１０と通信するように構成される。さらなる詳細は後述する。
【００２２】
（復調器）
特に図３を参照して、復調器２０２をさらに詳細に説明する。
【００２３】
復調器２０２は、アンテナ要素１０２からのＲＦ信号を、参照元１０８からの参照信号により定義される位相を持つ第１および第２周波信号に合成するように構成される。さらに復調器２０２は、同位相および直角位相のローカル信号を与えるように構成される。
【００２４】
復調器２０２は、第１および第２合成器３０２１、３０２２、および回路３０４（以下「ローカル発振器」と呼ぶ）を備える。ローカル発振器３０４は、参照信号を参照元１０８から受信するように構成される。さらにローカル発振器３０４は、第１および第２周波信号を、それぞれ第１および第２合成器３０２１、３０２２に与えるように構成される。好ましくは、第１および第２周波信号は正弦波である。第１および第２周波信号の各々は、参照信号と同じ周波数を持ち、参照信号に対して一定の位相関係を持つ。例えば、第１周波信号の位相は、参照信号の位相と実質的に等しい。第２周波信号の位相は、第１周波信号の位相に対してπ／２オフセットしている（例えば遅れている）。好ましくは、ローカル発振器３０４は、位相同期回路（ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）を備える。第１および第２合成器３０２１、３０２２は、アンテナ要素１０２からのＲＦ信号を、それぞれ第１および第２周波信号に合成するように構成される。
【００２５】
復調器２０２は、第１および第２フィルタ３０６１、３０６２を備える。第１および第２フィルタ３０６１、３０６２は、第１および第２合成器３０２１、３０２２からの出力信号をそれぞれフィルタするように構成される。好ましくは、フィルタ３０６１、３０６２の各々は、特定のベースバンドから外れた周波数成分を、少なくとも部分的に除去するように構成される。これは、第１および第２合成器３０２１、３０２２によって生成された合成周波数成分を、少なくとも部分的に除去することを含む。第１および第２フィルタ３０６１、３０６２の出力信号は、それぞれ同位相および直角位相のローカル信号に相当する。
【００２６】
復調器２０２には、その他の様々な変形が可能である。例えば復調器２０２は、第１および第２アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えてもよい。この第１および第２アナログ−デジタル変換器は、第１および第２フィルタ３０６１、３０６２のアナログ出力信号を、それぞれデジタル信号に変換するように構成される。ＡＤＣの各々は量子化器を備えてもよい。
【００２７】
（配置回転器）
特に図４Ａおよび４Ｂを参照して、配置回転器２０４をさらに詳細に説明する。
【００２８】
配置回転器２０４は、復調器２０２からの同位相および直角位相のローカル信号に関する配置点を、回転するように構成される。このときの回転角は、通常フィードバックユニット２０８から送信されるフィードバック信号によって指定される。この配置点の回転により、同位相および直角位相の調整信号が与えられる。
【００２９】
図４Ａに示すように、同位相および直角位相のローカル信号の値（Ｉ、Ｑ）は、極座標（ｒ、φ）で配置点に関係付けられる。ここでＩ＝ｒｃｏｓ（φ）およびＱ＝ｒｓｉｎ（φ）である。より詳細に後述するように、フィードバック信号は通常、ローカル信号とグローバル信号の位相差αを表す。従って、グローバル信号と時間的整合を取るために、ローカル信号は−α回転される必要がある。好ましくは、αは、−πラジアンと＋πラジアンとの間の値で定義される。ここで、αが正の値を取ることは、ローカル信号がグローバル信号に対して先行していることに相当する。ローカル信号に関する配置点を角度−α回転することにより、回転された配置点（ｒｏｔａｔｅｄ  ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｐｏｉｎｔ）が、極座標（ｒ、φ−α）で与えられる。回転された配置点に対応する、調整された同位相（ａｄｊｕｓｔｅｄ  ｉｎ−ｐｈａｓｅ）（Ｉ’）は、以下の式で与えられる。
Ｉ’＝ｒｃｏｓ（φ−α）＝ｒｃｏｓ（φ）ｃｏｓ（α）＋ｒｓｉｎ（φ）ｓｉｎ（α）＝Ｉｃｏｓ（α）＋Ｑｓｉｎ（α）
回転された配置点に対応する、調整された直角位相（ｒｏｔａｔｅｄ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）（Ｑ’）は、以下の式で与えられる。
Ｑ’＝ｒｓｉｎ（φ−α）＝ｒｓｉｎ（φ）ｃｏｓ（α）−ｒｃｏｓ（φ）ｓｉｎ（α）＝Ｑｃｏｓ（α）−Ｉｓｉｎ（α）
【００３０】
言い換えれば、同位相および直角位相の調整信号は、それぞれ同位相および直角位相のローカル信号の第１および第２加重和に相当する。ここでこの加重和の重みは、角度αの適切な三角関数に相当する。
【００３１】
より詳細に後述するように、フィードバックユニット２０８は、調整信号とグローバル信号の位相差、従って現在の角度αの誤差Δαを検出するように構成される。従ってフィードバックユニット２０８は、角度をα＋Δαに更新するように構成される。
【００３２】
他の例では、前述と同じまたは同様の、調整された同位相および直角位相の値を得るために、別の等価関数が使われてもよい。例えば三角関数に似た近似関数が使われてもよい。さらに、別の関数、例えば同位相および直角位相のローカル信号に関する別のタイプの加重和（または別の結合）などが、適切に構成されたフィードバックユニット２０８と組み合わされて使われてもよい。
【００３３】
本例の特に図４Ｂを参照すると、配置回転器２０４は、同位相および直角位相のローカル信号を、それぞれ電圧信号から差動電流信号に変換するように構成された回路４０２１および４０２２を備える。他の例では、復調器２０２からの信号は別の形態でもよく、および／または、配置回転器２０４は別の形態の信号に対して機能するように構成されてもよい。
【００３４】
本例ではフィードバック信号は、第１および第２フィードバック信号を含む。第１フィードバック信号は、ローカル信号とグローバル信号の位相差のコサインを表すデジタル信号である。第２フィードバック信号は、ローカル信号とグローバル信号の位相差のサインを表すデジタル信号である。配置回転器２０４は、第１および第２フィードバック信号を、それぞれアナログ信号に変換するように構成された、第１および第２ＤＡＣ４０４１、４０４２を備える。各アナログ信号は、例えば−１ボルトと＋１ボルトとの間といった特定の強度範囲の電圧信号に相当する。他の例では、第１および第２ＤＡＣ４０４１、４０４２は、アンテナ１００の別の部品に含まれてもよい。いくつかの例では、配置回転器２０４は、角度のコサインとサインを決定するように構成されてもよい。
【００３５】
配置回転器２０４は、第１、第２、第３および第４乗算器４０６１、４０６２、４０６３および４０６４を備える。第１ＤＡＣ４０４１からの出力信号が、第２および第４乗算器４０６２、４０６４の入力側に与えられる。第２ＤＡＣ４０４２からの出力信号が、第１および第３乗算器４０６１、４０６３の入力側に与えられる。同位相のローカル信号が、第１および第２乗算器４０６１、４０６２の入力側に与えられる。直角位相のローカル信号が、第３および第４乗算器４０６３、４０６４の入力側に与えられる。第１、第２、第３および第４乗算器４０６１、４０６２、４０６３および４０６４からの各出力信号は、差動電流信号である。第１乗算器４０６１からの出力信号は反転している。同位相の調整信号を生成するために、第２乗算器４０６２からの出力信号が、第３乗算器４０６３からの出力信号に付加される。直角位相の調整信号を生成するために、第１乗算器４０６１からの反転した出力信号が、第４乗算器４０６４からの出力信号に付加される。
【００３６】
配置回転器２０４にはその他の様々な変形が可能である。例えば、別のアナログ素子、および／または、デジタル素子の組み合わせを用いて、同じ機能を実現してもよい。前述のように別の関数を用いて同位相および直角位相の調整信号を決定した場合、配置回転器２０４はそれに合わせて構成されてもよい。
【００３７】
回路要素１０２は、単一の配置回転器２０４の代わりに、第１および第２配置回転器を備えてもよい。すなわち第１配置回転器は、同位相および直角位相の調整信号を、インタフェース２０６に与えるように構成される。また第２配置回転器は、同位相および直角位相の調整信号を、フィードバックユニット２０８に与えるように構成される。
【００３８】
（インタフェース）
特に図２を参照して、インタフェース２０６をさらに詳細に説明する。
【００３９】
好ましくは、インタフェース２０６は、同位相および直角位相の調整信号を、それぞれ第１および第２バス１０６、１０７に選択的に与えるように構成される。より詳細に後述するように、これにより、１つ以上のアンテナ要素１０２、および／または、回路要素１０４にばらつきがあった場合でも、グローバル信号の完全性を保つことができる。インタフェース２０６は、第１および第２回路２１４１、２１４２を備える（以下「スイッチ」と呼ぶ）。第１および第２回路２１４１、２１４２の各々は、信号（以下「禁止信号」と呼ぶ）を、グローバルコントローラ１１０、および／または、ローカルコントローラ２１０から受信するように構成される。さらに第１および第２回路２１４１、２１４２の各々は、禁止信号に応じて、調整信号がそれぞれ第１および第２信号バス１０６、１０７に与えられるか否かを制御するように構成される。
【００４０】
インタフェース２０６にはその他の様々な変形が可能である。例えば、インタフェース２０６は、同位相および直角位相のグローバル信号を、それぞれ差動電流信号から電圧信号に変換するように構成された第３および第４回路を備えてもよい。インタフェース２０６は、同位相および直角位相の調整信号に重みを与えるように構成されてもよい。
【００４１】
（フィードバックユニット）
特に図５Ａおよび５Ｂを参照して、フィードバックユニット２０８をさらに詳細に説明する。
【００４２】
フィードバックユニット２０８は、１つ以上の同位相および直角位相の調整信号を、１つ以上の同位相および直角位相のグローバル信号と比較するように構成される。その目的は、調整信号とグローバル信号の位相差を決定し、従って配置回転器２０４によって使われる角度の誤差を決定することにある。
【００４３】
本例では、フィードバックユニット２０８は、同位相の調整信号を同位相のグローバル信号と比較し、直角位相の調整信号を直角位相のグローバル信号と比較するように構成される。これにより、調整信号とグローバル信号の相関度を表す第１パラメータが決定される。他の例では、第１パラメータを決定するために、上記の比較の一方だけが使われてもよい。さらに本例では、フィードバックユニット２０８は、同位相の調整信号を直角位相のグローバル信号と比較し、直角位相の調整信号を同位相のグローバル信号と比較するように構成される。これにより、同位相信号と直角信号の相関度を表す第２パラメータが決定される。他の例では、第２パラメータを決定するために、上記の比較の一方だけが使われてもよい。
【００４４】
元来、同位相および直角位相の信号は、互いに独立で、直行している。従って、例えば同位相の調整信号と直角位相のグローバル信号との間の相関はすべて、同位相信号と直角位相信号との「相互汚染（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）」を表す。この相互汚染は、調整信号とグローバル信号の位相差に起因する。
【００４５】
好ましくは、フィードバックユニット２０８は、調整信号とグローバル信号の位相差を、第１および第２パラメータの関数として決定する、特に第１と第２パラメータの組み合わせの適切な逆三角関数として決定するように構成される。
【００４６】
特に図５Ａを参照して、第１パラメータ（調整信号とグローバル信号の相関度を表す）をｙ−軸に、第２パラメータ（同位相信号と直角信号の相関度を表す）をｘ−軸にプロットした場合を考える。この場合、調整信号とグローバル信号の位相差（Δαで表される）は、ｙ−軸の正の部分の（垂直）線と、原点から第１および第２パラメータがそれぞれｙおよびｘ座標を定める点まで引いた線分との間の角度として求まる。好ましくは、この角度は、−πラジアンと＋πラジアンとの間の値で定義される。ここで、この角度が正の値を取ることは、調整信号がグローバル信号に対して先行していることを示す。本例では、第２パラメータは、調整信号がグローバル信号に対して先行しているときに、正の値を取るように決定される。従ってこの角度は、第２パラメータと第１パラメータの比のアークタンジェントに相当し、−π／４と＋π／４との間の値を取る。πから、第１パラメータと第２パラメータの比のアークタンジェントを引いた値は、＋π／４と＋３π／４との間を取る。以下同様である。
【００４７】
特に図５Ｂを参照すると、フィードバックユニット２０８は、第１、第２、第３および第４回路５０１１、５０１２、５０１３および５０１４を備える。第１、第２、第３および第４回路５０１１、５０１２、５０１３および５０１４は、配置回転器２０４から受信した同位相および直角位相の調整信号、並びにインタフェース２０６から受信した同位相および直角位相のグローバル信号を、それぞれ差動電流信号から電圧信号に変換するように構成される。各回路５０１１、５０１２、５０１３および５０１４はまた、信号を１ビット量子化するように構成される。特に各回路５０１１、５０１２、５０１３および５０１４は、バイナリ値を持つ出力信号を与えるように構成される。このような信号の例としては、入力信号が所定の閾値より高いか低いかに応じてそれぞれ出力される、高電圧および低電圧信号がある。他の例では信号は別の形態で与えられてもよく、および／または、フィードバックユニット２０８は別の形態の信号に対して機能するように構成されてもよい。
【００４８】
フィードバックユニット２０８は、第１、第２、第３および第４排他的論理和（ＸＯＲ）ゲート５０２１、５０２２、５０２３および５０２４を備える。１ビット量子化された同位相の調整信号と同位相のグローバル信号とが、第１ＸＯＲゲート５０２１の入力側に与えられる。１ビット量子化された直角位相の調整信号と直角位相のグローバル信号とが、第３ＸＯＲゲート５０２３の入力側に与えられる。１ビット量子化された同位相の調整信号と直角位相のグローバル信号とが、第２ＸＯＲゲート５０２２の入力側に与えられる。１ビット量子化された直角位相の調整信号と同位相のグローバル信号とが、第４ＸＯＲゲート５０２４の入力側に与えられる。
【００４９】
第１、第２、第３および第４ＸＯＲゲート５０２１、５０２２、５０２３および５０２４の出力信号が、回路５０４（以下「計算ユニット」と呼ぶ）に与えられる。この計算ユニット５０４は、調整信号とグローバル信号の位相差を決定するように構成される。計算ユニット５０４は、第１および第２カウンタ（図示せず）を備える。このカウンタは、適切な周波数、例えばベースバンドシンボルレートに近い周波数でクロックされる。このクロックは、ベースバンドシンボルと同期している必要はない。
【００５０】
第１および第３ＸＯＲゲート５０２１、５０２３の出力信号が、第１カウンタに与えられる。この第１カウンタは、第１パラメータに相当する信号を与えるように構成される。第１ＸＯＲゲート５０２１の出力信号が高値（ｈｉｇｈ）だった場合、すなわち同位相の調整信号と同位相のグローバル信号とが一致していた場合、すなわちこの両信号のいずれもが高値または低値（ｌｏｗ）だった場合、（１クロック進むとき）第１カウンタは値を１増加する。その反対の場合、第１カウンタは値を１減少する。第３ＸＯＲゲート５０２３の出力信号が高値（ｈｉｇｈ）だった場合、すなわち直角位相の調整信号と直角位相のグローバル信号とが一致していた場合、（１クロック進むとき）第１カウンタは値を１増加する。その反対の場合、第１カウンタは値を１減少する。
【００５１】
第２および第４ＸＯＲゲート５０２２、５０２４の出力信号が、第２カウンタに与えられる。この第２カウンタは、第２パラメータに一致する信号を与えるように構成される。第２ＸＯＲゲート５０２２の出力信号が高値（ｈｉｇｈ）だった場合、すなわち同位相の調整信号と直角位相のグローバル信号とが一致していた場合、（１クロック進むとき）第２カウンタは値を１増加する。その反対の場合、第２カウンタは値を１減少する。第４ＸＯＲゲート５０２４の出力信号が高値（ｈｉｇｈ）だった場合、すなわち直角位相の調整信号と同位相のグローバル信号とが一致していた場合、（１クロック進むとき）第２カウンタは値を１増加する。その反対の場合、第２カウンタは値を１減少する。
【００５２】
いくつかの例では、計算ユニット５０４は、第１および第２カウンタのいずれかの値が最大値（正または負）に達したときに、第１および第２カウンタの値、すなわち第１および第２パラメータを使うように構成される。他の例では、計算ユニット５０４が第１および第２カウンタの値を使うのは、別の段階であってもよい（例えば定期的に使う）。第１および第２カウンタの値を使った後、計算ユニット５０４は、第１および第２カウンタをリセットするように構成される。後述のように、好ましくは、計算ユニット５０４はまた、グローバルコントローラ１１０、および／または、ローカルコントローラ２１０から受信した信号（以下「リセット信号」と呼ぶ）に応答して、第１および第２カウンタをリセットするように構成される。前述のように、計算ユニット５０４は、第１および第２パラメータから、調整信号とグローバル信号の位相差、従って現在の回転角度の誤差を決定するように構成される。計算ユニット５０４は、この誤差を修正するために回転角度を更新し、この更新値を表すフィードバック信号を配置回転器２０４に与えるように構成される。
【００５３】
フィードバックユニット２０８には、その他の様々な変形が可能である。例えばフィードバックユニット２０８は、ＸＯＲゲート５０２１、５０２２、５０２３および５０２４に代えて、別のタイプの比較器を備えてもよい。
【００５４】
（グローバルおよびローカルコントローラ）
特に図２を参照して、グローバルコントローラ１１０およびローカルコントローラ２１０をさらに詳細に説明する。
【００５５】
いくつかの制御機能を実現するために、グローバルコントローラ１１０とローカルコントローラ２１０は、相互に通信するように構成される。
【００５６】
好ましくは、グローバルコントローラ１１０は、フィードバックユニット２０８からのフィードバック信号を、ローカルコントローラ２１０を通じて受信するとともに、これに対応するフィードバック信号を、ローカルコントローラ２１０を通じて配置回転器２０４に与えるように構成される。ローカルコントローラ２１０は、これらの信号を単に中継するだけでもよいし、例えば回転角度からサインとコサインを計算するといったように、これらの信号を修正してもよい。グローバルコントローラ１１０は、複数の回路要素１０４１．．．１０４Ｎに関し、回転角度の初期値をセットするように構成される。理解できるように、これらの初期値は、衛星などの送信元のおよその位置に関する情報に基づいて決めることができる。これによりアンテナ１００は、送信元に対して初期調整され得る。これは、アンテナ１００が初期化されたとき、および／または、新しい送信元を選択するなどの事象に応答して実行できる。前述のように、その後フィードバックユニット２０８により回転角度が決定され、アンテナ１００は送信元に対して自動的かつ正確に調整される。
【００５７】
前述のように、好ましくは、グローバルコントローラ１１０、および／または、ローカルコントローラ２１０は、同位相および直角位相の調整信号の第１および第２バスへの選択的な供給を制御するために、禁止信号を与えるよう構成される。禁止信号は、フィードバックユニット２０８からの信号であって、１つ以上の基準に合致するものに応答して与えられてもよい。例えば、調整信号とグローバル信号の相関度を表す第１パラメータが、一定時間にわたって所定の閾値未満だった場合に、禁止信号が与えられてもよい。禁止信号は、ユーザの指示に応答して与えられてもよい。
【００５８】
前述のように、グローバルコントローラ１１０、および／または、ローカルコントローラ２１０は、フィードバックユニット２０８内の計算ユニット５０４が第１および第２カウンタをリセットするためのリセット信号を与えるように構成される。好ましくは、グローバルコントローラ１１０、および／または、ローカルコントローラ２１０は、アンテナ１００が初期化されたとき、および／または、例えば新しい衛星を選択するなどの事象に応答してリセット信号を与えるように構成される。
【００５９】
（本装置による処理手順）
特に図６を参照して、本装置１００による処理手順をさらに詳細に説明する。
【００６０】
処理は、ステップＳ６００で開始される。これに続くステップは、アンテナアレイからの複数の高周波信号の各々に対して実行される。
【００６１】
第１ステップＳ６０２では、グローバル参照信号を用いてＲＦ信号が復調される。特にＲＦ信号は、グローバル参照信号により定義される位相を持つ第１および第２周波信号に合成される。従って、同位相および直角位相のローカル信号（ＩおよびＱ）が与えられる。
【００６２】
第２ステップＳ６０４では、適正な場合、例えばアンテナ１００が初期化された場合、回転角度の初期値が決定される。この初期値は、例えば送信元の位置情報に基づいて決定されてよい。
【００６３】
第３ステップＳ６０６では、同位相および直角位相のローカル信号に関する配置点が、前述の回転角度回転される。従って、同位相および直角位相の調整信号（Ｉ’およびＱ’）が与えられる。好ましくは、同位相および直角位相の調整信号は、それぞれ同位相および直角位相のローカル信号の第１および第２加重和に相当する。ここで、この加重和の重みは、回転角度の適切な三角関数に相当する。
【００６４】
第４ステップＳ６０８では、同位相および直角位相の調整信号が、それぞれ同位相および直角位相のグローバル信号（Ｉ’ ’およびＱ’ ’）に付加される。好ましくは、この付加は選択的にされる。例えば１つ以上の所定の基準に合致するときは、調整信号は付加されない。
【００６５】
第５ステップＳ６１０では、調整信号とグローバル信号の位相差、従って回転角度の誤差を決定するため、調整信号とグローバル信号とが比較される。好ましくは、この比較は、調整信号とグローバル信号の相関度合いを表す第１パラメータを決定するために、同位相の調整信号と同位相のグローバル信号との比較を含み、直角位相の調整信号と直角位相のグローバル信号との比較を含む。好ましくは、この比較はまた、同位相信号と直角信号の相関度合いを表す第２パラメータを決定するために、同位相の調整信号と直角位相のグローバル信号との比較を含み、直角位相の調整信号と同位相のグローバル信号との比較を含む。その後、回転角度の誤差が、好ましくは第１および第２パラメータの組み合わせの適切な逆三角関数として決定される。その後、誤差を考慮して回転角度が更新される。
【００６６】
その後ステップＳ６０２に戻る。
【００６７】
（変形）
ここで述べた実施形態には、その他の多くの変形が可能であることが理解できるだろう。
【００６８】
前述ではアンテナ１００の特定の部品やモジュールに含まれる、または関連するとした構造的または機能的特徴は、それに代えて、アンテナ１００の１つ以上の別の部品やモジュールに含まれてもよい。
【００６９】
例えば計算ユニット５０４とローカルコントローラ２１０が、同じ回路の一部を形成してもよい。
【００７０】
さらに、デジタル信号処理に関するいくつかまたはすべての処理は、例えばグローバルコントローラ１１０など同一の回路内で行われてもよい。これは、前述では配置回転器２０４およびフィードバックユニット２０８により実行されるとした処理も含む。この場合、例えば回路要素１０４とグローバルコントローラ１１０との間で必要なシグナリングはベースバンドで行われる。従って、より高い周波数でシグナリングが行われた場合に発生する雑音などの不利益を受けない。
【００７１】
回路要素１０４は、ホモダイン受信器ではなく、ヘテロダイン受信器であってもよい。この場合、復調器２０２は、同位相及び直角位相のＩＦローカル信号を与えるように構成されてもよい。この信号は、回路要素１０４の部品であって、前述のものと等価であるが別のもので処理されてもよい。信号バス１０６、１０７は、ＩＦグローバル信号を伝達するように構成されてもよい。その後、この信号は復調されてもよい。
【００７２】
アンテナ１００は、１つ以上の更なる部品を備えてもよい。
【００７３】
アンテナ１００は、前述の特性に加えて、あるいはそれに代えて、国際公開第２０１０／００７４４２号Ａ１に記載された位相配列アンテナの任意の特性で適切なものを備えてもよい。例えばアンテナ１００は、フィードバックユニット２０８に代えて、国際公開第２０１０／００７４４２号Ａ１の図５の位相フィードバック部材構成５３６を備えてもよい。
【００７４】
アンテナ１００は、国際公開第２０１０／００７４４２号Ａ１に記載された制御可能な発振器を用いて、配置点を回転するように構成されてもよい。
【００７５】
本願で、回路という用語は以下のすべてを含む。
（ａ）ハードウェア回路のみの実装（例えば、アナログ回路、および／または、デジタル回路のみの実装など）。
（ｂ）回路とソフトウェア（および／または、ファームウェア）の組み合わせ。例えば（適用できる場合）（ｉ）プロセッサの組み合わせ、または、（ｉｉ）協同して動作することにより本装置の様々な機能を実現する、プロセッサ／ソフトウェア（デジタル信号プロセッサを含む）の一部、ソフトウェア、およびメモリなど。
（ｃ）動作のためにソフトウェアまたはファームウェアが必要な回路。ただし、これらのソフトウェアまたはファームウェアが物理的には存在しない場合も含む。例えば、マイクロプロセッサ、マイクロプロセッサの一部など。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2017507627.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図６】
2017507627.tif 000011
【国際調査報告】
2017507627.tif 000012
2017507627.tif 000013