(57)【要約】  スタンドアローンモードにおいて、又は類似又は同一モジュールのアレイの一部として作動可能な送信、受信、及び処理要素を含んでいるＲＦモジュール。ＲＦモジュールは、ラジエーター（２０５）と、送受信回路（１６５）と、デジタル受信器／励振器（１６０）と、プロセッサー（１００）と、データインターフェース（１５０）と、を含んでいる。プロセッサーは、同相及び直交位相データを、アレイにおける他のプロセッサーと交換するように構成されており、これにより、アレイとして構成されたときは、デジタル送信ビームフォーミングと受信ビームフォーミングが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別での使用、又は少なくとも１つの他の無線周波数（ＲＦ）モジュールを備える統合システムでの使用、のための無線周波数モジュールであって、
電磁放射を送信又は受信するためのアンテナ要素を備えている、開口部と、
前記アンテナ要素に結合されている、送受信回路と、
前記送受信回路に熱的に結合されている、熱交換器と、
同期信号を送信又は受信するための、同期インターフェースと、
前記送受信回路に結合され、前記同期インターフェースに結合されているデジタル受信器／励振器であって、前記アンテナ要素により受信された電磁放射に対応する受信された信号のデジタルサンプルを得るように構成されている、デジタル受信器／励振器と、
前記デジタル受信器／励振器に結合されている、プロセッサーと、
前記プロセッサーに結合されている、データインターフェースと、
を備え、
前記プロセッサーは、
前記受信された信号の前記デジタルサンプルから、前記受信された信号を表現する同相及び直交位相データを形成し、
前記同相及び直交位相データを、デジタルインターフェースを通して出力するように構成されている、
無線周波数モジュール。
【請求項２】
前記送受信回路は、低ノイズアンプとパワーアンプを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項３】
前記熱交換器は、冷却流体を受け入れるように構成されている冷却チャネルを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記無線周波数モジュールを別の無線周波数モジュールに接続し、前記別の無線周波数モジュールから冷却流体を受け取るように構成されている流体コネクターを備えている、請求項３に記載の無線周波数モジュール。
【請求項５】
前記デジタル受信器／励振器は、ローカル発振器を備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項６】
前記ローカル発振器は、前記同期信号に位相固定されるように構成されている、請求項５に記載の無線周波数モジュール。
【請求項７】
前記ローカル発振器は、１０ＭＨｚトーンに位相固定されるように構成されている、請求項６に記載の無線周波数モジュール。
【請求項８】
前記デジタル受信器／励振器は、アナログ／デジタルコンバーターを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項９】
前記デジタル受信器／励振器は、２つのアナログ／デジタルコンバーターを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１０】
前記デジタル受信器／励振器は、シリコン／ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）プロセスを使用して作製された構成要素を備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１１】
前記デジタル受信器／励振器は、三次元シリコン／ゲルマニウム（３Ｄ  ＳｉＧｅ）プロセスを使用して作製された構成要素を備えている、請求項１０に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１２】
前記データインターフェースは、イーサネット（登録商標）インターフェースを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１３】
前記データインターフェースは、ワイヤレスインターフェースを備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１４】
前記プロセッサーは、画像データを、エンドユーザークライアント装置に出力するように構成されている、請求項１３に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１５】
前記プロセッサーは、画像データを、グラフィックディスプレイを備えている移動電話に出力するように構成されている、請求項１４に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１６】
前記プロセッサーは、前記デジタル受信器／励振器から受信したサンプルを、他の無線周波数モジュールから受信した同相及び直交位相データと合成して、中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１７】
前記プロセッサーは、ドップラーフィルター処理データを備えている中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている、請求項１６に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１８】
前記プロセッサーは、レンジ圧縮データを備えている中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている、請求項１６に記載の無線周波数モジュール。
【請求項１９】
前記プロセッサーは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【請求項２０】
前記プロセッサーは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えている、請求項１に記載の無線周波数モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態の１つ以上の形態は、アレイアンテナを有する無線周波数システム（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｙｓｔｅｍ）の構成要素に関し、特に、容易に拡張可能なアレイアンテナシステムを形成するためのモジュラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動電子走査アレイ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｓｃａｎｎｅｄ  Ａｒｒａｙ：ＡＥＳＡ）レーダーシステムは、スプリッター／コンバイナーネットワークに接続されているアンテナ要素のアレイを含んでおり、スプリッター／コンバイナーネットワークは、ビームフォーミング及びビームステアリングのために使用される位相と振幅の制御要素を含んでいる。スプリッター／コンバイナーネットワークは、例えば、並列給電装置として構成できる。送信された信号と受信された信号それぞれに対して、スプリッター／コンバイナーネットワークの共通入力は、パワーアンプにより駆動でき、スプリッター／コンバイナーネットワークの共通出力は、低ノイズアンプに供給できる。スプリッターとコンバイナーのネットワークは、送信及び受信された信号の両者に対して使用可能な、位相制御要素のような構成要素を共有できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の構造は、「Ｎ＋１」問題として知られているものによって影響される。すなわち、アンテナ要素の数を１つ増やすような、要求仕様における小さな変更を行うと、スプリッター／コンバイナーネットワークの交換のような、設計におけるけた外れに大きな変更が必要となる。このため、より多い、又はより少ない数の要素又はサブアレイに容易に再構成可能なアンテナアレイ設計が、必要とされる。更に、このような設計は、モジュラーであることが望ましく、これにより、大きな、又は小さなアレイを形成するために、必要に応じて、類似又は同一要素の、大きな、又は小さな集合体を組み立てることが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの実施形態においては、無線周波数（以下「ＲＦ」という）モジュールは、スタンドアローンモードにおいて、又は類似又は同一モジュールのアレイの一部として、作動可能な、送信、受信、及び処理要素を含んでいる。ＲＦモジュールは、ラジエーターと、送受信回路と、デジタル受信器／励振器と、プロセッサーと、データインターフェースと、を含んでいる。プロセッサーは、同相及び直交位相データを、類似又は同一モジュールのアレイにおける他のプロセッサーと交換するように構成されており、これにより、アレイとして構成されたときは、デジタル送信ビームフォーミングと受信ビームフォーミングが可能である。
【０００５】
本発明の実施形態によれば、少なくとも１つの他のＲＦモジュールを備える統合システムでの使用のためのＲＦモジュールが提供され、ＲＦモジュールは、電磁放射を送信又は受信するためのアンテナ要素を含んでいる開口部と、アンテナ要素に結合されている送受信回路と、送受信回路に熱的に結合されている熱交換器と、同期信号を送信又は受信するための同期インターフェースと、送受信回路に結合され、同期インターフェースに結合されているデジタル受信器／励振器であって、アンテナ要素により受信された電磁放射に対応する受信された信号のデジタルサンプルを得るように構成されているデジタル受信器／励振器と、デジタル受信器／励振器に結合されているプロセッサーと、プロセッサーに結合されているデータインターフェースと、を含んでおり、プロセッサーは、受信された信号のデジタルサンプルから、受信された信号を表現する同相及び直交位相データを形成し、同相及び直交位相データを、デジタルインターフェースを通して出力するように構成されている。
【０００６】
１つの実施形態においては、送受信回路は、低ノイズアンプとパワーアンプを含んでいる。
【０００７】
１つの実施形態においては、熱交換器は、冷却流体を受け入れるように構成されている冷却チャネルを含んでいる。
【０００８】
１つの実施形態においては、熱交換器は、ＲＦモジュールを別のＲＦモジュールに接続し、別のＲＦモジュールから冷却流体を受け取るようにされている、流体継手を含んでいる。
【０００９】
１つの実施形態においては、デジタル受信器／励振器は、ローカル発振器を含んでいる。
【００１０】
１つの実施形態においては、ローカル発振器は、同期信号に位相固定されるように構成されている。
【００１１】
１つの実施形態においては、ローカル発振器は、１０ＭＨｚトーンに位相固定されるように構成されている。
【００１２】
１つの実施形態においては、デジタル受信器／励振器は、中間周波数（ＩＦ）の少なくとも４倍のサンプリングレートで作動されるように構成されているアナログ／デジタルコンバーターを含んでいる。
【００１３】
１つの実施形態においては、デジタル受信器／励振器は、それぞれが中間周波数（ＩＦ）の少なくとも２倍のサンプリングレートで作動されるように構成されている、２つのアナログ／デジタルコンバーターを含んでいる。
【００１４】
１つの実施形態においては、デジタル受信器／励振器は、シリコン／ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）プロセスを使用して作製された構成要素を含んでいる。
【００１５】
１つの実施形態においては、デジタル受信器／励振器は、三次元シリコン／ゲルマニウム（３Ｄ  ＳｉＧｅ）プロセスを使用して作製された構成要素を含んでいる。
【００１６】
１つの実施形態においては、データインターフェースは、イーサネット（登録商標）インターフェースを備えている。
【００１７】
１つの実施形態においては、データインターフェースは、ワイヤレスインターフェースを備えている。
【００１８】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、画像データを、エンドユーザークライアント装置に出力するように構成されている。
【００１９】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、画像データを、グラフィックディスプレイを含んでいる移動電話に出力するように構成されている。
【００２０】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、デジタル受信器／励振器から受信したサンプルを、他のＲＦモジュールから受信した同相及び直交位相データと合成して、中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている。
【００２１】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、ドップラーフィルター処理データを含んでいる中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている。
【００２２】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、レンジ圧縮データを備えている中間レーダーデータプロダクトを形成するように構成されている。
【００２３】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでいる。
【００２４】
１つの実施形態においては、プロセッサーは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含んでいる。
【００２５】
特徴、形態、及び実施形態は、付随する図面と結び付けて記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るＲＦモジュールの、概略ブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係るＲＦモジュールの、分解斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係るＲＦモジュールの、別の分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係るＲＦモジュールの一部分の、断面図である。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態に係るＲＦモジュールの一部分の、断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの実施形態に係るＲＦモジュールの、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
下記に、付随する図面と結び付けて説明される詳細記述は、本発明に従って提供されるＲＦモジュールの、例としての実施形態を記述することを意図しており、本発明を構築又は利用できる形状のみを表現するようには意図されていない。記述は、例示されている実施形態との関連において本発明の特徴を説明する。しかし、同一又は等価の機能及び構造は、本発明の精神及び範囲内に含まれると意図されている異なる実施形態によっても達成できるということは、理解されるべきである。他の箇所で示されているように、ここにおいては、類似の要素番号は、類似要素又は特徴を示すように意図されている。
【００２８】
図１を参照すると、１つの実施形態においては、単一のアンテナ要素１２５を有している無線周波数（ＲＦ）モジュールは、送信及び受信されたレーダー信号の両者を取り扱うための要素を含んでいる。送信するときは、デジタル／アナログコンバーター１０５は、プロセッサー１００の制御のもとで、中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。ＩＦ信号は、アップコンバーター１１０によりＲＦに変換され、パワーアンプ１１５により増幅され、サーキュレータ―１２０によりアンテナ要素１２５に結合され、自由空間電磁放射として送信される。「無線周波数」「ＲＦ」という用語は、ここでは、簡潔性のために、無線周波数、マイクロ波周波数、及びミリメートル波周波数を含むものとして、すなわち、約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）から１００ギガヘルツ（ＧＨｚ）にまたがる周波数範囲を含むものとして、使用される。
【００２９】
ＲＦモジュールが受信しているときは、自由空間電磁放射は、アンテナ要素１２５により、ストリップライン又はマイクロストリップ伝送線であってよい導波管において進行する波に変換され、サーキュレータ―１２０により、低ノイズアンプ１３０に結合される。低ノイズアンプ１３０からの信号は、ダウンコンバーターでＩＦに変換され、アナログ／デジタルコンバーター１５５によりデジタル形式に変換され、ＩＦ信号のデジタル表現は、プロセッサー１００に送られる。複数のアンテナ要素１２５を有しているＲＦモジュールは、アンテナ要素１２５のそれぞれに対するサーキュレータ―１２０と、複数のアンテナ要素１２５を、共通入力及び共通出力に接続するスプリッター／コンバイナーネットワークを有することができる。共通入力と共通出力は、パワーアンプ１１５の出力と、低ノイズアンプ１３０の入力それぞれに接続できる。１つ以上の送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチをＲＦモジュールに含み、低ノイズアンプ１３０を、送信中にアンテナ要素１２５から反射され、又はサーキュレータ―１２０を通して漏洩する可能性のある高電力信号から保護し、又は位相制御要素のようなあるＲＦ要素を、ＲＦモジュールが送信しているとき、及び受信しているときの両者において使用することを可能にすることができる。
【００３０】
概念的には、パワーアンプ１１５と低ノイズアンプ１３０は、送受信回路１６５と称することができる機能ブロックに分類でき、アップコンバーター１１０と、ダウンコンバーター１３５と、ローカル発振器１４０と、アナログ／デジタルコンバーター１５５と、デジタル／アナログコンバーター１０５は、デジタル受信器／励振器１６０と称することができる機能ブロックに分類できる。これらの要素が相互接続されていることにより、デジタル受信器／励振器１６０の構成要素を、ＲＦモジュールにおいて互いに近くに配置することは利点であり得、送受信回路１６５の構成要素を、デジタル受信器／励振器１６０の構成要素の近くに配置することは利点であり得る。１つの実施形態においては、送受信回路１６５は、サーキュレータ―１２０によりアンテナ要素１２５に結合されている。他の実施形態においては、送受信回路１６５は、ハイブリッドカプラ又はＴ／Ｒスイッチによりアンテナ要素１２５に結合されている。
【００３１】
単一のＲＦモジュールは、スタンドアローンシステムとして作動でき、例えば、質量が重要な意味を持つ小さな無人航空機（ＵＡＶ）上の低質量、低解像度レーダーユニットとして作動でき、又は、幾つかのＲＦモジュールは、改善された性能で、統合システムとして共に作動させることができる。そのような場合、ＲＦモジュールをアナログ／デジタルコンバーターとデジタル／アナログコンバーターレベルにおいて同期させ、これにより、アナログＩＦとデジタルデータ間の変換が、統合システムにおけるＲＦモジュールにおいて同期して行われるようにすることは有益であり得る。また、ＲＦモジュールを、アップコンバーター及びダウンコンバーターを使用する変換レベルにおいて同期し、これにより、統合システムにおいてＲＦモジュール間の位相コヒーレンスが維持されることは有益であり得る。この同期は、例えば、１０ＭＨｚトーンであってよいマスタ同期信号１４５を使用して達成できる。１つのＲＦモジュールを、同期信号１４５を生成して送信するように構成し、統合システムにおける残りのＲＦモジュールを、図１に例示したＲＦモジュールのように同期信号１４５を受信するＲＦモジュールとして構成することができる。
【００３２】
１つの実施形態においては、構成は製造時に設定される。別の実施形態においては、すべてのＲＦモジュールを同一モジュールとして製造して、特別なＲＦモジュールがソース側又は受信側モジュールとして作用するどうかは、ハードウェア又はソフトウェアスイッチ設定により決定することができる。１つの実施形態においては、各ＲＦモジュールは、同期信号用の同期出力と同期入力を有しており、各ＲＦモジュールは、信号が存在する場合は、同期入力において同期信号を使用するように構成されている。この実施形態において、特別なＲＦモジュールが同期信号１４５のソース側又は受信側モジュールとして作用するかどうかは、決定することもでき、或いは、同期信号接続がＲＦモジュールに対してなされる方法、すなわち、接続を同期入力にするか同期出力にするか、によることもできる。各ＲＦモジュールにおいては、無線周波数で作動しているローカル発振器１４０は、同期信号１４５に位相固定でき、このローカル発振器１４０は、アップコンバーター及びダウンコンバーター両者による変換に使用できる。同様に、アナログ／デジタルコンバーター１５５とデジタル／アナログコンバーター１０５は、同期信号１４５に位相固定されたクロックによりトリガ制御又はクロック制御できる。
【００３３】
プロセッサー１００は、一群の機能を提供することができ、これにより、ＲＦモジュールの集合体を統合システムとして作動させることが可能となる。「プロセッサー」という用語は、ここでは、データ又はデジタル信号を処理するために採用されるハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアの任意の組合せを含むように使用される。プロセッサーのハードウェアは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用又は特殊用途用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサー（ＤＰＳ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のようなプログラマブル論理デバイスを含むことができる。
【００３４】
例えば、プロセッサー１００は、分散コンピューティングシステムとして作動するように構成でき、このシステムにおいては、各プロセッサー１００は、統合システムの計算負担の共有を行い、また、プロセッサー１００が常駐しているＲＦモジュールに特定の、ある処理及び制御作業も行う。各プロセッサー１００は、例えば、デジタル／アナログコンバーター１０５を制御して、線形チャープのような波形を生成でき、各ＲＦモジュールにより送信された波形の相対振幅及び位相は、所望の形状のビームを生成するように選択でき、所望の方向に送信できる。ビームの形状及び方向は、プロセッサー１００の制御のもとで時間と共に変化できる。
【００３５】
受信された信号は、ローカル発振器１４０の位相に対しての、同相及び直交位相の構成要素の和として表現できる。これらの同相及び直交位相の構成要素は、アナログ／デジタルコンバーターのサンプリングレートがＩＦ周波数の少なくとも４倍であれば、ＩＦ信号において測定できる。１つの実施形態においては、２つのアナログ／デジタルコンバーター１５５を採用することでＩＦ信号を交互にサンプリングでき、これにより、全体的な、又は実効サンプリングレートを改善できる。アナログ／デジタルコンバーター１５５から得た未処理サンプルは、プロセッサー１００により処理されて、受信された信号を、ＩＦ信号の各サンプルに対する同相及び直交位相の構成要素に対応する数の対として、又は、単一の複素数として表現できる。
【００３６】
幾つかのＲＦモジュールにおける受信された信号を表現する同相及び直交位相の構成要素は、プロセッサー１００により組み合わされて、受信されたビームのデジタルビームフォーミングを達成できる。更に、複数の受信ビームは、幾つかのＲＦモジュールからの受信された信号の複数の異なる組合せを同時に形成することにより、同時に作動させることができる。受信されたビームのデジタルビームフォーミングを行うためには、１つのＲＦモジュールのプロセッサー１００が他のＲＦモジュールから同相及び直交位相データを受信することは、有益であり得る。
【００３７】
統合システムにおけるプロセッサー１００は、データインターフェース１５０により相互接続でき、これにより、プロセッサー１００が未処理の同相及び直交位相データを交換することを、すなわち、各プロセッサー１００がデータインターフェース１５０を通して同相及び直交位相データを出力し、データインターフェース１５０を通して同相及び直交位相データを他のプロセッサー１００から受信することを、可能にする。データインターフェース１５０の帯域幅によっては、フルレートの未処理同相及び直交位相データの代わりに、削減されたレートのフィルター処理同相及び直交位相データを交換することは、有利であり得る。プロセッサー１００はまた、データインターフェース１５０を通して、ドップラーフィルター処理データ又はレンジ圧縮データのような、同相及び直交位相データから導出された他の中間データプロダクトも出力できる。これらの中間データプロダクト、又は他のデータプロダクトは、データインターフェース１５０を通じてクライアント装置に渡すことができる。１つの実施形態においては、ＲＦモジュールの１つにおけるプロセッサー１００は、画像形式でデータを渡すことができ、これにより対象物の位置を、ユーザーディスプレイを有しているクライアント装置に示すことができ、また、クライアント装置は、その画像をユーザーに表示できる。１つの実施形態においては、クライアント装置は、スマートフォン、すなわち、グラフィックディスプレイを有する移動電話、である。データインターフェース１５０は、目的に合うように設計された有線又はワイヤレスデータインターフェース１５０であってよく、又は、イーサネット（登録商標）のような一般的に利用可能な標準インターフェース、又はＷＩ−ＦＩ（登録商標）のようなワイヤレスインターフェースに基づくこともできる。
【００３８】
統合システムは、ＲＦモジュール間で資源を共有するために、追加的な設備を有することができる。ＲＦモジュールは、電源を共有でき、例えば、冷却システムの形態を共有できる。冷却は、パワーアンプ１１５に対しては必要であり、液体冷却剤で冷却される熱交換器２１０（図２）により提供でき、又は、相変化閉鎖ループ構成により提供でき、ＲＦモジュールに導入して、これにより、熱を、パワーアンプ１１５から熱交換器２１０に伝導できる。統合システムにおけるＲＦモジュールの熱交換器２１０は、デイジーチェーン接続できる。すなわち、熱交換器は、流体コネクターに取り付けることができ、これにより、１つのＲＦモジュールの冷却剤入口は、別のＲＦモジュールの冷却剤出口に、直接、又は、管又はホースで接続でき、これにより、統合システムにおいては、単一の冷却剤源からの冷却剤は、各熱交換器２１０を通して流れることができる。
【００３９】
プロセッサー１００を、１つ以上のマイクロプロセッサー、ＦＰＧＡ、及びＡＳＩＣを含む異なる構成要素の組合せから構築すると、有利である。当業者には明白なように、マイクロプロセッサーは、例えば、複雑な計算を行うための、より広範囲の機能を有することができるが、デジタル／アナログコンバーター１０５を制御するためのＩＦ駆動波形を生成するような、ある作業に対しては必要な、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣの速度を達成することはできない。
【００４０】
図２Ａと２Ｂとを参照すると、１つの実施形態においては、ＲＦモジュールは、５つの主要なサブアセンブリ、すなわち、１つ以上のアンテナ要素１２５を含んでいるラジエーター２０５と、熱交換器２１０と、ＲＦボード２１５と、デジタルボード２２０と、ハウジング２２５と、から形成されている。熱交換器２１０は、冷却剤を流すことができる冷却チャネルを含んでおり、ＲＦボード２１５上のパワーアンプ１１５のような構成要素により生成される熱を放出するように、ＲＦボード２１５に対して設置されている。ＲＦボード２１５は、デジタル／アナログコンバーター１０５と、アップコンバーター１１０と、送信された信号用のパワーアンプ１１５と、低ノイズアンプ１３０と、ダウンコンバーター１３５と、受信された信号用のアナログ／デジタルコンバーター１５５と、を含んでいる。ＲＦボード２１５上の構成要素は、シリコン／ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）プロセス、又は三次元シリコン／ゲルマニウム（３Ｄ  ＳｉＧｅ）プロセスにおいて作製される、小型デジタル受信器／励振器（ＭＤＲＥＸ）モジュールにあってもよい。ＲＦボード２１５とデジタルボード２２０間のインターフェースは、完全にデジタルである。
【００４１】
デジタルボード２２０は、処理回路を含んでおり、処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサー１００、ＦＰＧＡ、及びＡＳＩＣの組合せを含むことができる。デジタルボード２２０はまた、１つ以上の加速度計と、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器を含むことができ、これらは、ナビゲーションソリューションを提供するために、推定器に統合できる。ナビゲーションソリューションは、例えば、レーダーが機動性を有する航空機に設置されていれば、地上の関心のある領域を照明するレーダー送受信ビームを保つために使用でき、又は、地上の基準位置又は座標に対してレーダー観測結果を登録するために使用できる。デジタルボード２２０はまた、データインターフェース１５０を提供するために、ＷＩ−ＦＩ（登録商標）トランシーバのような回路も含んでいる。
【００４２】
図３Ａを参照すると、１つの実施形態においては、サブアセンブリは積み重ねられて、スロットラジエーター２０５の形状のアンテナ要素１２５のアレイと、冷却を行う熱交換器２１０と、ＲＦボード２１５と、デジタルボード２２０と、ハウジング２２５と、を含んでいる小型アセンブリを形成する。図３Ｂを参照すると、別の実施形態においては、アセンブリの厚さは、パッチラジエーター２０５の形状のアンテナ要素１２５を使用し、ＲＦボード２１５上、又はデジタルボード２２０上でベアダイ構成要素を使用することにより削減できる。
【００４３】
１つの実施形態においては、ＲＦモジュールのサイズは、約７６ミリメートル×７６ミリメートル（３インチ×３インチ）である。アンテナ要素１２５の数は、周波数に依存してもよい。例えば、Ｓ帯域においての作動には、１つのアンテナ要素１２５を使用できる。Ｓ帯域よりも高い周波数においては、アンテナ要素１２５の数は、多くてもよく、ＲＦ周波数の二乗に比例して変化する。図３Ｃを参照すると、約１８ＧＨｚで作動するＲＦモジュールは、例えば、一辺上に８つのアンテナ要素１２５があり、正方形のＲＦモジュールにおいて総計で６４の要素を有するアンテナ要素の正方形アレイを有することができる。
【００４４】
ＲＦモジュールの制限された実施形態が、ここで具体的に記述され例示されたが、多数の修正及び変形は当業者には明白であろう。例えば、ここで提示された例は、レーダーシステムに関して主に検討されたが、本発明の実施形態は、ワイヤレス通信又は電子戦のような他の適用に対しても同様に良好に使用できる。別の例として、ＲＦモジュールの統合システムは、例えば、広く分離されたモジュールのアレイにおいて、同期信号なして作動できる。別の例として、送受信回路は、１つの実施形態では、受信器／励振器１６０の受信器部分と、ＡＳＩＣのようなプロセッサー１００の要素と、を含んでいる、三次元（３Ｄ）パッケージの一部であってもよい。従って、本発明の原理に従って採用されるＲＦモジュールは、ここで具体的に記述した以外にも具現化できる。本発明はまた、下記の請求項、及びその等価物、において定義される。
【図１】
2016515206.tif 000003
【図２Ａ】
2016515206.tif 000004
【図２Ｂ】
2016515206.tif 000005
【図３Ａ】
2016515206.tif 000006
【図３Ｂ】
2016515206.tif 000007
【図３Ｃ】
2016515206.tif 000008
【国際調査報告】
2016515206.tif 000009
2016515206.tif 000010
2016515206.tif 000011