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課題

通信信号ビームを追跡するためのシステムを提供する。

解決手段

フェーズドアレイ信号ビーム104追跡のためのシステムは、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において信号ビームを送信するように設定可能な、フェーズドアレイ送信器102を含む。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように設定された、ビーム利得角度コーディングアセンブリ111も含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナ118における信号ビームのオフセット入射角度116を示す、オフセット角度コーディングを含む。

概要

背景

フェーズドアレイアンテナは、無線周波数(RF)通信信号送受信のために使用される。フェーズドアレイアンテナは、従来のアンテナベース受信器に送信することができ、その逆も可能である。フェーズドアレイアンテナが通信リンクの両端で使用されるときに、送信器と受信器の両方は、(互いに向けられた)適正な方向に利得を有するビームを生成し、その後、送信器及び/又は受信器が移動し又は方向を変えた際に、(ビームを誘導して)その方向を修正する。この方向変化又は移動は、送信器及び/若しくは受信器のプラットフォーム動き若しくは振動大気効果、多経路効果、又は他の動きの結果であり得る。フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用されたときにも、類似の状況が存在する。但し、受信器アンテナの操作が、実際、機械的に行われる場合、又はアンテナが固定されたアンテナで全く操作されない場合は、除かれる。この後者の場合(フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用された場合)に、全てのビームの誘導は、送信器に関連付けられたフェーズドアレイアンテナによって行われ得る。典型的な例は、信号を人工衛星に送信している又は信号を人工衛星から受信しているフェーズドアレイアンテナであって、航空機飛行の全てを通して人工衛星を追跡しなければならない、フェーズドアレイアンテナを有する航空機であり得る。また、両者が分離された経路を飛行している際に互いと通信する2つのヘリコプターであって、各々がそれ自身のフェーズドアレイアンテナを有する、ヘリコプターであり得る。

通信性能を改良するために受信器が当該受信器に送信された信号を追跡するための標準的な方法は、信号電力を使用し、フェーズドアレイ受信ビームを誘導することによって又はアンテナを機械的に操作することによって信号電力を連続的に最大化することを試みる
現在の電力ベース受信器追跡方法の欠点は、ある時点でただ1つの信号電力測定値だけが利用可能ならば、どんな損失又は利得であっても、ビームの方向が修正されなければならないことしか示し得ないことである。しかし、どの方向にビームが誘導されるべきかということに関して、何らの数値も利用可能ではない。したがって、通常のビーム誘導アルゴリズムは、誘導ベクトル、したがってビーム方向更新するために、他の方向の信号電力をサンプリングするために、それら他の方向に誘導しなければならない。通常、これらのアルゴリズムは、本質的に、正確に向けられたビームを用いて利用可能であるよりも低い平均信号電力において信号を追跡するかもしれない。例えば、実際の最大電力方向の周りの、3デシベル(dB)のレベルの2つ、3つ、又は4つのポイントを追跡することによって、3デシベルのレベル(半分の電力)の追跡が生じるかもしれない。今度は、これが、「ポインティング損失」及び「利得リップル」を生み出す。これらのリップルは、ビームポインティング不正確さによってもたらされない、伝播シンチレーション、及び多経路効果によってもたらされる通常の信号電力リップルの上にある。利得損失及びリップルは、信号の質に直接的に影響し、任意のシステムで考慮されなければならない。したがって、これらの欠点に影響されないビーム追跡又は誘導が必要である。

概要

通信,信号ビームを追跡するためのシステムを提供する。フェーズドアレイ信号ビーム104追跡のためのシステムは、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において信号ビームを送信するように設定可能な、フェーズドアレイ送信器102を含む。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように設定された、ビーム利得角度コーディングアセンブリ111も含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナ118における信号ビームのオフセット入射角度116を示す、オフセット角度コーディングを含む。

目的

したがって、信号ビーム104の合成利得プロファイル112は、信号ビーム形状又は波形に、時間と角度が変化する微細テクスチャを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)において信号ビーム(104)を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器(102)、及び前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリを備える、システム。

請求項2

前記信号ビームを受信する第1の受信器(120)、及び受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度(116)のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器を更に備える、請求項1に記載のシステム。

請求項3

角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との間の差異である、モジュール、及び前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器(142)に、前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、請求項2に記載のシステム。

請求項4

前記角度誤差が、前記送信器によって前記第2の受信器に送信される情報に追加される、請求項3に記載のシステム。

請求項5

前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差(150)を決定するように設定されたビーム追跡デバイス(148)であって、前記指向誤差が、前記第1の受信器を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイスを更に備える、請求項3又は4に記載のシステム。

請求項6

無線周波数(RF)源(110)を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器が、前記RF源からRF信号(109)を受信する電力分割器(202)、複数の送信器信号経路(206)、及び複数のアンテナ要素(208)を備え、各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。

請求項7

前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)、及び前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器(212)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、請求項6に記載のシステム。

請求項8

ビーム振幅制御モジュール(216)、並びにビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、及び調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続された、調整可能位相シフターを備え、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、請求項6に記載のシステム。

請求項9

前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、請求項8に記載のシステム。

請求項10

前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器(212)を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、請求項8に記載のシステム。

請求項11

前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディングのうちの一方を使用する、請求項1から10のいずれか一項に記載のシステム。

請求項12

前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ(118)のボアサイト(119)又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、請求項1から11のいずれか一項に記載のシステム。

請求項13

フェーズドアレイビーム追跡のための方法(600)であって、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること(602)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、フェーズドアレイ送信器によって前記信号ビームを送信すること(604)、第1の受信器によって前記信号ビームを受信すること(606)、及び複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること(608)であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けることを含む、方法。

請求項14

前記受信信号ビームの角度誤差を決定すること(612)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度との間の差異である、決定すること、前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に前記角度誤差を送信すること(614)、及び前記フェーズドアレイ送信器を操作するために前記角度誤差を使用すること(616)を更に含む、請求項13に記載の方法。

請求項15

前記角度誤差を送信することが、前記第2の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること(614)、及び前記角度誤差を前記情報と共に前記第2の受信器に送信すること(614)を含み、前記方法が、更に、前記角度誤差を前記情報から取り出すこと(618)、前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定すること(620)、及び前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器を操作すること(622)を更に含む、請求項14に記載の方法。

技術分野

0001

本開示は、通信信号ビームを追跡すること、特に、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビームに関する。

背景技術

0002

フェーズドアレイアンテナは、無線周波数(RF)通信信号送受信のために使用される。フェーズドアレイアンテナは、従来のアンテナベース受信器に送信することができ、その逆も可能である。フェーズドアレイアンテナが通信リンクの両端で使用されるときに、送信器と受信器の両方は、(互いに向けられた)適正な方向に利得を有するビームを生成し、その後、送信器及び/又は受信器が移動し又は方向を変えた際に、(ビームを誘導して)その方向を修正する。この方向変化又は移動は、送信器及び/若しくは受信器のプラットフォーム動き若しくは振動大気効果、多経路効果、又は他の動きの結果であり得る。フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用されたときにも、類似の状況が存在する。但し、受信器アンテナの操作が、実際、機械的に行われる場合、又はアンテナが固定されたアンテナで全く操作されない場合は、除かれる。この後者の場合(フェーズドアレイアンテナが送信のためのみに使用された場合)に、全てのビームの誘導は、送信器に関連付けられたフェーズドアレイアンテナによって行われ得る。典型的な例は、信号を人工衛星に送信している又は信号を人工衛星から受信しているフェーズドアレイアンテナであって、航空機飛行の全てを通して人工衛星を追跡しなければならない、フェーズドアレイアンテナを有する航空機であり得る。また、両者が分離された経路を飛行している際に互いと通信する2つのヘリコプターであって、各々がそれ自身のフェーズドアレイアンテナを有する、ヘリコプターであり得る。

0003

通信性能を改良するために受信器が当該受信器に送信された信号を追跡するための標準的な方法は、信号電力を使用し、フェーズドアレイ受信ビームを誘導することによって又はアンテナを機械的に操作することによって信号電力を連続的に最大化することを試みる
現在の電力ベース受信器追跡方法の欠点は、ある時点でただ1つの信号電力測定値だけが利用可能ならば、どんな損失又は利得であっても、ビームの方向が修正されなければならないことしか示し得ないことである。しかし、どの方向にビームが誘導されるべきかということに関して、何らの数値も利用可能ではない。したがって、通常のビーム誘導アルゴリズムは、誘導ベクトル、したがってビーム方向更新するために、他の方向の信号電力をサンプリングするために、それら他の方向に誘導しなければならない。通常、これらのアルゴリズムは、本質的に、正確に向けられたビームを用いて利用可能であるよりも低い平均信号電力において信号を追跡するかもしれない。例えば、実際の最大電力方向の周りの、3デシベル(dB)のレベルの2つ、3つ、又は4つのポイントを追跡することによって、3デシベルのレベル(半分の電力)の追跡が生じるかもしれない。今度は、これが、「ポインティング損失」及び「利得リップル」を生み出す。これらのリップルは、ビームポインティング不正確さによってもたらされない、伝播シンチレーション、及び多経路効果によってもたらされる通常の信号電力リップルの上にある。利得損失及びリップルは、信号の質に直接的に影響し、任意のシステムで考慮されなければならない。したがって、これらの欠点に影響されないビーム追跡又は誘導が必要である。

0004

一実施例によれば、フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステムは、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において信号ビームを送信するように構成可能な、フェーズドアレイ送信器を含む。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように構成された、ビーム利得角度コーディングアセンブリも含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。

0005

別の一実施例によれば、フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステムが、第1の輸送体に搭載されたフェーズドアレイ送信器を含む。フェーズドアレイ送信器は、信号ビームを、複数の異なる送信ビーム角度から選択された送信ビーム角度において送信するように構成可能である。該システムは、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節するように構成された、ビーム利得角度コーディングアセンブリも含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。該システムは、第2の輸送体に搭載された第1の受信器も含む。第1の受信器は、実際の入射角度において信号ビームを受信する。該システムは、更に、受信信号ビーム(received signal beam)のオフセット入射角度を決定するために、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器を含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。

0006

更なる一実施例によれば、フェーズドアレイビーム追跡のための方法が、信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を生成するために、信号ビームの利得を調節することを含む。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。該方法は、フェーズドアレイ送信器によって信号ビームを送信すること、及び第1の受信器によって信号ビームを受信することも含む。該方法は、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けることも含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。

0007

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、信号ビームを受信するための受信器、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するために、複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けるための相関器を含む。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。

0008

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、角度誤差を決定するように構成されたモジュールを含む。角度誤差は、受信信号ビームの実際の入射角度と受信信号ビームのオフセット入射角度との間の差異である。該システムは、更に、角度誤差を、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に送信するための送信器を含む。角度誤差は、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。

0009

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、角度誤差は、送信器によって第2の受信器に送信される情報に追加される。

0010

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、更に、角度誤差からフェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定するように構成された、ビーム追跡デバイスを含む。指向誤差は、第1の受信器を追跡するために、フェーズドアレイ送信器の選択された送信ビーム角度を操作するために使用される。

0011

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、無線周波数(RF)源を含み、フェーズドアレイ送信器は、RF源からRF信号を受信する電力分割器を含む。フェーズドアレイ送信器は、複数の送信器信号経路、及び複数のアンテナ要素も含む。各送信器信号経路は、電力分割器を、複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素と通信可能に接続する。各送信器信号経路は、複数の異なる送信ビーム角度のうちの選択された送信ビーム角度において、複数のアンテナ要素から信号ビームを送信するように構成可能である。

0012

別の一実施例及び以前の実施例の何れかによれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール、及び複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器を含む。ビーム利得角度コーディングモジュールは、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分の利得を調節するために、各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている。

0013

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、該システムは、ビーム振幅制御モジュール及びビーム位相制御モジュールを更に含む。各送信器信号経路は、ビーム振幅調整可能減衰器を含む。ビーム振幅制御モジュールは、各送信器信号経路内のビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続されている。各送信器信号経路は、調整可能位相シフターも含む。ビーム位相制御モジュールは、各送信器信号経路内の調整可能位相シフターと電気的に接続されている。ビーム振幅制御モジュールは、各送信器信号経路内のRF信号部分の振幅を制御し、選択された送信ビーム角度において複数のアンテナ要素から信号ビームを送信するために、ビーム位相制御モジュールは、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する。

0014

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、ビーム利得角度コーディングモジュールは、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分の利得を調節するために、ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれる。

0015

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、オフセット角度コーディングは、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング、又は符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディングを使用する。

0016

別の一実施例又は以前の実施例の何れかによれば、信号ビームのオフセット入射角度は、受信アンテナのボアサイト又は受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される。

0017

上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施例において独立に実現することが可能であり、また別の実施例において組み合わせることも可能である。これらの実施例について、以下の説明及び添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0018

本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのシステムの一実施例の概略的なブロック図である。
本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ送信器の一実施例の概略的なブロック図である。
本開示の別の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ送信器の一実施例の概略的なブロック図である。
本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ受信器の一実施例の概略的なブロック図である。
本開示の一実施例による、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するための、複数の角度コード化波形に対する、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形の相互相関の一例である。
図5A受信信号波形の相互相関の側面図である。
本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のための方法の一実施例のフローチャートである。

実施例

0019

実施例についての下記の詳細説明は添付図面を参照するものであり、これらの図面は本開示の具体例を示している。種々の構造及び工程を有する他の実施例も、本開示の範囲から逸脱するわけではない。同様の参照番号は、種々の図面において同一の要素又は構成要素を表すことがある。

0020

図1は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのシステム100の一実施例の概略的なブロック図である。システム100は、図1のフェーズドアレイ送信器102のアンテナアレイ107を取り囲む半円破線によって表されている複数の異なる送信ビーム角度108から選択された送信ビーム角度106において信号ビーム104を送信するように構成可能なフェーズドアレイ送信器102を含む。フェーズドアレイ送信器102は、信号ビーム104を介してRF信号を送信するためのフェーズドアレイ無線周波数(RF)送信器である。フェーズドアレイ送信器102は、アンテナアレイ107を使用してフェーズドアレイ送信器102によって送信される、RF源110からの情報又はコンテンツを含む、情報信号又はRF信号109を受信する。フェーズドアレイ送信器102のために使用可能なフェーズドアレイRF送信器200の一実施例は、図2を参照してより詳細に説明されることとなる。フェーズドアレイ送信器102のために使用可能なフェーズドアレイRF送信器300の別の一実施例は、図3を参照してより詳細に説明されることとなる。

0021

システム100は、信号ビーム104の合成利得プロファイル112を生成するために、信号ビーム104の利得を調節するように設定された、ビーム利得角度コーディングアセンブリ111も含む。信号ビーム104の合成利得プロファイル112は、受信アンテナ118における信号ビーム104のオフセット入射角度116を示す、オフセット角度コーディング114を含む。したがって、信号ビーム104の合成利得プロファイル112は、信号ビーム形状又は波形に、時間と角度が変化する微細テクスチャを提供することによって、コード化される。合成利得プロファイル112は、受信信号のノイズレベル未満であり、ビームオフセット角度情報を用いてメインビームプロファイルをコード化する。信号ビーム104のオフセット入射角度116は、受信アンテナ118のボアサイト119又は受信アンテナ118のグラウンドプレーン121に垂直な線との関係において決定される。

0022

オフセット角度コーディングのために使用されるコーディングの例は、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング、符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディング、又は受信器若しくは受信器アンテナにおける信号ビーム104のオフセット入射角度116を示す情報を用いて送信信号ビーム104の利得プロファイル112をコード化するための任意の他の適用可能なコーディングを含むが、必ずしもそれらに限定されるわけではない。本明細書でより詳細に説明されるように、信号ビーム104の合成利得プロファイル112は、信号ビーム104の特に形作られた波形又は角度コード化波形を規定する。したがって、異なる利得プロファイル112、又は信号ビーム104の異なる形作られた波形若しくは角度コード化波形は、受信アンテナ118における信号ビーム104の異なるオフセット入射角度116を示し又はそれらに対応する。

0023

システム100は、受信信号ビーム104を受信するための第1の受信器120、及び相関器122も含む。相関器122は、受信信号ビーム104のオフセット入射角度128を決定するために、複数の角度コード化波形124に対して、受信信号ビーム104の合成利得プロファイル112又は角度コード化波形を相互に関連付けるように設定されている。角度コード化波形124は、データベース126に記憶され得る。各角度コード化波形124は、受信アンテナ118に対する入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度116のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビーム104のオフセット入射角度128は、受信信号ビーム104の波形(合成利得プロファイル112)に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形124のうちの角度コード化波形に対応する。

0024

受信信号ビーム104の合成利得プロファイル112又は角度コード化波形は、受信信号ビーム104の合成利得プロファイル112(又は角度コード化波形)に最も近くマッチング又は相関するものを見つけるために、合成利得プロファイル112又は角度コード化波形を、データベース126内の複数の記憶された角度コード化波形124の各々と比較することによって、複数の記憶された角度コード化波形124に対して、相互に関連付けられる。離散的な形態での角度コード化波形124と受信信号ビーム104との間の相互相関は、角度コード化波形124と受信信号ビーム104との間の全ての潜在的な遅延に対して計算される2つのシーケンス内積である。全ての潜在的な角度コード化波形124又は角度コード化波形シーケンスにわたる最大相互相関値に対応する角度誤差132は、どれだけの誤差が受信器120に向けられたビーム内に存在するかの推定値に対応する。相互相関は、何れが最も効率的に計算され得るかに応じて、積の単なる合計においてなされ又はフーリエ変換を使用して計算され得ることに留意されたい。一実施例によれば、各最大相互相関値をより精度の高いものにするために、相互相関の計算において補間が使用される。補間は、種々のやり方で行われ得る。補間の例は、相互相関の計算の前に各信号をアップサンプリングすること、及び二次ピークモデルを使用して相互相関ピークを補間することを含むが、それらに限定されるものではない。

0025

一実施例によれば、受信アンテナ118と第1の受信器120は、フェーズドアレイ受信器を規定する。フェーズドアレイ受信器400の一実施例は、図4を参照してより詳細に説明されることとなる。しかし、他の実施例では、受信アンテナ118が、フェーズドアレイアンテナとは異なるタイプのアンテナ又はアンテナシステムであり、第1の受信器120は、フェーズドアレイ受信器とは異なるタイプの受信器である。本明細書で説明されるシステム及び方法は、受信器又は受信アンテナのタイプから独立している。

0026

システム100は、角度誤差132を決定するように設定されたモジュール130も含む。角度誤差132は、受信アンテナ118における受信信号ビーム104の実際の入射角度134と、受信信号ビーム104の合成利得プロファイル112又は角度コード化波形から決定された受信信号ビーム104のオフセット入射角度128と、の間の差異である。一実施例によれば、角度誤差132は、送信されるべき情報源136からの情報に追加される。モジュール138は、情報源から情報を受信し、角度誤差132を送信のための情報に追加するように設定されている。

0027

例示的な一実施例によれば、相関器122、角度誤差132を決定するためのモジュール130、及び情報源136からの情報に角度誤差を追加するためのモジュール138が、プロセッサ139又はプロセッサデバイス具現化されている。

0028

送信器140は、角度誤差132又は角度誤差情報を、フェーズドアレイ送信器102に関連付けられた第2の受信器142に送信する。或いは、別の一実施例では、角度誤差132又は角度誤差情報が、情報源136からの情報に追加され、送信器140によって第2の受信器142に送信される。角度誤差132又は角度誤差情報は、フェーズドアレイ送信器102を操作するために使用される。角度誤差132は、受信情報144から角度誤差132を剥ぎ取るように設定されたデバイス146内で、受信情報144から剥ぎ取られ又は取り出される。概して、角度誤差132のこの剥ぎ取りは、送信器140から第2の受信器142へ送信された、メッセージ内の既知の場所に角度誤差132デジタル情報を挿入した、任意の適切な標準化された通信プロトコルを介して実現される。

0029

角度誤差132又は角度誤差情報は、ビーム追跡デバイス148又はビーム追跡アルゴリズムによって受信される。ビーム追跡デバイス148は、角度誤差132からフェーズドアレイ送信器102の指向誤差150を決定するように設定されている。指向誤差150は、第1の受信器120を追跡するために、フェーズドアレイ送信器102の選択された送信ビーム角度106を操作するために使用される。例示的な一実施例によれば、ビーム追跡デバイス148は、フェーズドループ追跡アルゴリズムに基づく任意の標準角度追跡アルゴリズムを含む。フェーズドループ追跡アルゴリズムの一例は、参照することによって本明細書に組み込まれている Xiu-Zhi Cheng, Da Rong Zhu, Shen Zhang and Ping he, による「Tracking Positioning Algorithm for Direction of Arrival Based on Direction Lock Loop」頁214~224, Future Internet 2015, 7(3) 内で説明されている。

0030

指向誤差150は、送信ビーム角度方向コントローラ152によって受信される。送信ビーム角度方向コントローラ152は、送信ビーム角度106の選択を制御して第1の受信器120を追跡するために、複数のアンテナ要素208(図2)の位相及び振幅を調整又は修正する。

0031

信号プロセッサ154も、第1の受信器120から受信信号ビーム104を受信する。信号プロセッサ154は、受信信号ビーム104によって搬送された受信情報156を抽出するために、受信信号ビーム104を復調及びデコードする。デバイス158は、受信情報156を提示する。デバイス158は、受信情報156の音響、視覚、又は音響及び視覚の両方の提示のためのスピーカ及び/若しくはディスプレイを含み得る。

0032

一実施例によれば、図1の例示的な実施例で示されているように、フェーズドアレイ送信器102及び関連付けられた要素は、第1の輸送体160に搭載され、第1の受信器120及び関連付けられた要素は、第2の輸送体162に搭載されている。第1及び第2の輸送体160及び162は、互いに対して動き、又はそれらの何れか一方が任意の所与の時間において静止し得る。第1の輸送体160及び/又は第2の輸送体162の実施例は、人工衛星、航空機、地上車、船舶、又は他の輸送体を含むが、必ずしもそれらに限定されるわけではない。別の一実施例によれば、図1の例示的な実施例で示されている、フェーズドアレイ送信器102及び関連する要素、又は、図1の第1の受信器120及び関連する要素、のうちの何れか一方は、輸送体に搭載されるよりもむしろ固定された地理的場所に配置されるが、フェーズドアレイ送信器102又は第1の受信器120及びそれぞれの関連する要素の他方は、動いている輸送体に搭載される。

0033

一実施例によれば、利得プロファイル112は、フェーズドアレイ送信器の誘導ベクトル及びしたがってビーム方向を更新するために、それらの方向における信号電力をサンプリングするために、フェーズドアレイを他の方向へ誘導することを含んだ、信号ビームを追跡する以前のシステム及び方法に固有の利得損失及びリップルを除去するために、受信信号のノイズレベル未満のオフセット角度情報を用いてコード化される。オフセット角度コーディング114を用いた利得プロファイル112のノイズ未満の調節は、入射信号ビームが実際に向けられる第1の受信器120とやり取りする。これは、上述されたように、フェーズドアレイ送信器102が、そのビームポインティングを調整することができるように、受信器120が、角度誤差132情報をフェーズドアレイ送信器102に戻すように送信することを可能にする。精密に正確なビームポインティングの方向は、本明細書で説明されるビーム角度コーディングを使用して設計され得る。それは、フェーズドアレイ送信器102/受信器120のペア動態合致した更新レートにおいて利用可能である。フェーズドアレイ送信器102/受信器120のペアの動態は、フェーズドアレイ送信器102から送信されたビーム方向と第1の受信器120からの受信器ビーム方向との間の任意の動きを指す。この動きは、フェーズドアレイ送信器102又は第1の受信器120に関連付けられた何れかのプラットフォームの動き及び回転に及ぶ幾つかの物事によってもたらされ得る。それは、明らかな動きをもたらす(意図的であるか又はそうではない)任意のアンテナの動きも意味する。

0034

システム100は、ビームポインティング及びビームリップルの低減と、フェーズドアレイ調節/相互相関の複雑さと、の間でのトレードオフを可能にする。例えば、本明細書で説明されるビーム指向誤差検出を可能にすることによって、ビーム追跡リップルの低減が可能である。このトレードオフは、複数のやり方で行われ得る。例えば、リップルがほとんどなくなるまで低減され得るように、幾つかのアンテナ要素(図2の208)が増加され、角度コーディング又は角度コード化波形124の稠密集合が提供され得る(したがって、受信器内で多くの相互関連付けが行われなければならない)。或いは、より少ない相互関連付けが必要とされ、リップルが以前のアプローチ未満に低減されるように、幾つかのアンテナ要素が、わずかに増加され、数個の角度コーディングのみを有し得る。

0035

図2も参照すると、図2は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイRF送信器200の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイRF送信器200は、図1のフェーズドアレイ送信器102のために使用される。フェーズドアレイRF送信器200は、RF源110からの情報を含むRF信号204を受信する電力分割器202を含む。フェーズドアレイRF送信器200は、複数の送信器信号経路206、及び複数のアンテナ要素208も含む。各送信器信号経路206は、電力分割器202を、複数のアンテナ要素208のうちの関連付けられたアンテナ要素208と通信可能に接続する。各送信器信号経路206は、複数の異なる送信ビーム角度108のうちの選択された送信ビーム角度106において、複数のアンテナ要素208から信号ビーム104を送信するように設定可能である。複数のアンテナ要素208は、アンテナアレイ107を規定する。図2の例示的なアンテナアレイ107は、線形であるとして示されているが、アンテナアレイ107は、任意の構成であり得る。本明細書で説明されるシステム及び方法は、任意のアンテナアレイ構成に適用可能である。

0036

複数のアンテナ要素208は、導電性材料又は半導体材料のグラウンドプレーン209上に取り付けられている。例示的な一実施例によれば、グラウンドプレーン209は、宇宙船プレート若しくはパネル、航空機の胴体、又は輸送体若しくは固定された地理的場所に関連付けられた他のプラットフォームである。

0037

図2の例示的な実施例によれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリ111が、ビーム利得角度コーディングモジュール210、及び複数の送信器信号経路206の各送信器信号経路206内のビーム利得調整可能減衰器212を含む。ビーム利得角度コーディングモジュール210は、信号ビーム104の合成利得プロファイル112(図1)を生成するために、各送信器信号経路206内のRF信号部分214の利得を調節するために、各送信器信号経路206内のビーム利得調整可能減衰器212と電気的に接続されている。各ビーム利得調整可能減衰器212は、ビーム利得調整可能減衰器212の全てを同期的なやり方で同時に調節する、ビーム利得角度コーディングモジュール210と個別に接続されている。一実施例によれば、ビーム利得角度コーディングアセンブリ111は、フェーズドアレイRF送信器200の構成要素である。別の一実施例では、ビーム利得角度コーディングモジュール210が、フェーズドアレイRF送信器200から分離した構成要素であり得る。一方、ビーム利得調整可能減衰器212は、各送信器信号経路206の構成要素である。

0038

システム100又はフェーズドアレイRF送信器200は、ビーム振幅制御モジュール216、及びビーム位相制御モジュール218も含む。各送信器信号経路206は、ビーム振幅調整可能減衰器220、及び調整可能位相シフター222を含む。ビーム振幅制御モジュール216は、各送信器信号経路206内のビーム振幅調整可能減衰器220と電気的に接続されている。一実施例によれば、各ビーム振幅調整可能減衰器220は、ビーム振幅制御モジュール216と個別に接続されている。或いは、各ビーム振幅調整可能減衰器220は、ビーム振幅調整可能減衰器220を同期的に制御する。ビーム位相制御モジュール218は、各送信器信号経路206内の調整可能位相シフター222と電気的に接続されている。一実施例によれば、各調整可能位相シフター222は、調整可能位相シフター222を同期的に制御する、ビーム位相制御モジュール218と個別に接続されている。ビーム振幅制御モジュール216は、各送信器信号経路206内のRF信号部分214の振幅を制御し、ビーム位相制御モジュール218は、選択された送信ビーム角度106において複数のアンテナ要素208から信号ビーム104を送信するために、各送信器信号経路206内のRF信号部分214の位相を制御する。

0039

各RF信号部分214の振幅は、信号ビーム104の合成利得プロファイル114又は角度コード化波形におけるオフセット角度をコード化するために、各アンテナ要素208に対して経時的に変化する異なる送信ビーム波形を提供するために、各送信器信号経路206内のビーム利得調整可能減衰器212によって更に調節される。これらの異なる送信ビーム波形は、例えば、純粋にランダムなシーケンスから特別な通信コードセットまでに及ぶ、異なるやり方で設計され得る。しかし、第1の受信器120が、受信波形から、どのオフセット角度が受信されるかを決定することができるようなやり方で、アンテナのボアサイトからの異なるオフセット角度に対応する、合成利得プロファイル112が調節されるように、異なる送信ビーム波形が設計又は形成されることを必要とする。以前に説明したように、各角度オフセットに対して1つずつ、受信信号ビーム104が、潜在的な受信波形又は潜在的な角度コード化波形124に対して、相互に関連付けられる。最良の性能のために、送信ビーム波形が、最も高い性能を満たすように優れた相互相関特性を有するように設計される。更に、設計プロセスの部分として、送信ビーム波形は、シンボル期間P、繰り返し間隔R、振幅A、調節シンボルセット{Si}(S‐サブ‐i)、及びシンボルシーケンス{sj}(s‐サブ‐j)を有する。これらのパラメータは、特定のシステム要件を満たすために選択される。これらのパラメータは相互に関連付けられているので、それらは、システム100の設計プロセスの間に考慮される。繰り返し間隔Rは、ビームオフセット角度における更新レートが、如何に早くシステム設計によって維持され得るかを決定する。シンボル期間Pは、コード化シンボルビーム104の周波数帯域幅を決定する。また、R/Pは、コーディング利得を制御し且つ相関器122又は相関回路若しくはソフトウェアの複雑さを決定する、相関長さを決定する。振幅Aは、この角度コーディングがメインビーム、サイドローブ、及び情報コンテンツにどれだけの影響を有するかを決定し、正しい角度オフセットを確実に決定するために、アナログデジタルコンバータADC)による任意の寄与を含む、受信信号のノイズレベルに応じて設計される。調節シンボルセットSi(S‐サブ‐i)、及びシンボルシーケンスIj(I‐サブ‐j)は、

0040

NI=R/Pは、コーディング利得(及びしたがって受信信号コーディングの信頼性)を決定する助けとなり、通信理論の考慮、及び角度コード化とデコードの複雑さに基づいて選択される。

0041

図3を参照すると、図3は、本開示の別の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイRF送信器300の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイRF送信器300は、図1のフェーズドアレイ送信器102のために使用される。フェーズドアレイRF送信器300は、図2のフェーズドアレイRF送信器200に類似する。但し、ビーム利得角度コーディングモジュール210が、信号ビーム104の合成利得プロファイル112を生成するために、各送信器信号経路206内のRF信号部分214の利得を調節するために、ビーム振幅制御モジュール216の中へ組み込まれることは除く。図3の例示的な実施例では、各送信器信号経路206内のビーム振幅調整可能減衰器220が、各送信器信号経路206内の図2のビーム利得調整可能減衰器212の機能を実行するようにも設定され、したがって、各送信器信号経路206内のビーム利得調整可能減衰器212を除去する。

0042

図4は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のためのフェーズドアレイ受信器400の一実施例の概略的なブロック図である。例示的な一実施例によれば、フェーズドアレイ受信器400は、図1の第1の受信器120のために使用される。フェーズドアレイ受信器400は、ある例示的な実施例では、第2の受信器142のためにも使用される。フェーズドアレイ受信器400は、複数のアンテナ要素402を含む。複数のアンテナ要素402は、アンテナアレイ403又はフェーズドアレイを規定する。図4の例示的なアンテナアレイは、線形なものとして示されているが、任意のアンテナが適用可能である。前述したように、他の実施例では、アンテナアレイ以外のアンテナ又はアンテナシステムが使用される。複数のアンテナ要素403又はアンテナアレイ403は、導電性材料又は半導体材料のグラウンドプレーン404上に取り付けられる。例示的な一実施例によれば、グラウンドプレーン404は、宇宙船のプレート若しくはパネル、航空機の胴体、又は輸送体若しくは固定された地理的場所に関連付けられた他のプラットフォームである。

0043

各アンテナ要素402は、受信信号経路406と通信可能に接続されている。各受信器信号経路406は、ビーム振幅調整可能減衰器408、及び調整可能ビーム位相シフター410を含む。ビーム振幅制御モジュール412は、各ビーム振幅調整可能減衰器408と電気的に接続され、ビーム位相制御モジュール414は、各調整可能ビーム位相シフター410と電気的に接続されている。図4の半円の破線によって示されている複数の入射角度420のうちの選択された入射角度418において受信信号ビーム416を生成するために、ビーム位相制御モジュール414は、各調整可能ビーム位相シフター410の位相を調整又はプログラムし、ビーム振幅制御モジュール412は、各ビーム振幅調整可能減衰器408の振幅を調整又はプログラムする。したがって、複数のアンテナ要素402又はアンテナ要素402のフェーズドアレイは、選択された入射角度418における受信信号ビーム416によって規定された方向の信号を受信するために、少なくとも各受信信号経路406内のビーム位相制御モジュール414及び調整可能ビーム位相シフター410によって操作される。選択された入射角度418は、アンテナ要素402のフェーズドアレイのボアサイト422又はグラウンドプレーン404に垂直な線に対して決定される。

0044

各受信信号経路406内の受信信号構成要素424は、受信信号426を生成するために、他の信号経路406の各々内の受信信号構成要素424と結合される。受信信号構成要素424は、全ての受信信号構成要素424が結合されて、アンテナ要素402の各々から受信信号426又は結合された受信信号を提供するまで、繰り返しそれぞれのペアで結合され得る。受信信号426は、上の図1を参照して説明されたように、相関器122と信号プロセッサ154に送信される。

0045

図5Aは、本開示の一実施例による、受信信号ビームのオフセット入射角度を決定するための、複数の角度コード化波形に対する、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形500の相互相関の一実施例である。図5Bは、図5Aの受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形500の相互相関の側面図である。垂直な軸は、相互相関の振幅であり、水平な軸は、相互相関のサンプルである。前述されたように、受信信号ビーム104、416(図1及び図4)の合成利得プロファイル112(図1)又は波形は、受信信号ビーム104、416のオフセット入射角度128を決定するために、複数の角度コード化波形124に対して、相互に関連付けられる。各角度コード化波形124は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビーム104、416のオフセット入射角度128は、受信信号ビーム104、416の合成利得プロファイル112又は波形に対して最も高い相関を有する、複数の角度コード化波形124のうちの角度コード化波形に対応する。受信信号ビーム104、416のオフセット入射角度128は、図4で示されているものと類似した、受信アンテナ118若しくはアンテナアレイ403のボアサイト119、422、又は受信アンテナ118又はアンテナアレイ403のグラウンドプレーン121に垂直な線との関係において決定される。

0046

図6は、本開示の一実施例による、ビーム利得コーディングを使用するフェーズドアレイビーム追跡のための方法600の一実施例のフローチャートである。一実施例によれば、方法600は、図1のシステム100内で具現化され、図1のシステム100によって実行される。ブロック602では、信号ビームの利得が、信号ビームの合成利得プロファイルを生成するように調節される。合成利得プロファイルは、受信アンテナにおける信号ビームのオフセット入射角度を示す、オフセット角度コーディングを含む。前述したように、RF源からの無線周波数(RF)信号は、電力分割器によって複数のRF信号部分に分割され、各RF信号部分は、図2のフェーズドアレイRF送信器200又は図3のフェーズドアレイRF送信器300などの、フェーズドアレイ送信器内の複数の送信信号経路の各々に、それぞれ、供給される。信号ビームの利得は、フェーズドアレイ送信器の各送信信号経路内のRF信号部分の利得を調整することによって調節される。

0047

ブロック604では、信号ビームが、フェーズドアレイ送信器によって送信される。フェーズドアレイ送信器は、各々がそれぞれ信号ビームによって規定された方向にRF信号部分のうちの1つを送信する、複数のアンテナ要素を含む。複数のアンテナ要素は、信号ビームを、複数の送信ビーム角度のうちの選択された送信ビーム角度において送信するためのフェーズドアレイを規定する。

0048

ブロック606では、信号ビームが、第1の受信器によって受信される。一実施例によれば、前述したように、第1の受信器が、フェーズドアレイを規定する複数のアンテナ要素を含む、フェーズドアレイ受信器である。別の一実施例によれば、第1の受信器は、任意のタイプの受信器又はアンテナであり、本明細書で説明される方法は、受信器又はアンテナのアーキテクチャ又はタイプに依存しない。

0049

ブロック608では、複数の記憶された角度コード化波形に対して、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は角度コード化波形が相互に関連付けられる。各角度コード化波形は、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応する。受信信号ビームのオフセット入射角度は、受信信号ビームの角度コード化波形に対して最も高い相関を有する、複数の記憶された角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する。

0050

ブロック610では、受信信号ビームの合成利得プロファイル又は波形に対して最も高い相関を有する、角度コード化波形が選択される。受信信号ビームのオフセット入射角度は、選択された角度コード化波形に対応する。

0051

ブロック612では、受信信号ビームの角度誤差が決定される。角度誤差は、受信信号ビームの実際の入射角度と相互相関から決定された受信信号ビームのオフセット入射角度との間の差異である。

0052

ブロック614では、角度誤差が、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に送信される。一実施例によれば、角度誤差は、第2の受信器に送信される情報に追加される。情報に追加された角度誤差は、その後、フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に送信される。

0053

ブロック616では、角度誤差、又は角度誤差及び他の情報が、第2の受信器によって受信される。角度誤差は、その後、ブロック618〜622を参照して説明されるように、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。ブロック618では、角度誤差が他の情報と共に送信されたならば、角度誤差が、他の情報から取り出され又は剥ぎ取られる。角度誤差は、その後、フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される。

0054

ブロック620では、フェーズドアレイ送信器の指向誤差が、角度誤差から決定される。ブロック622では、指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、フェーズドアレイ送信器が操作される。

0055

図におけるフロー図及びブロック図は、本開示の様々な例によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の、実現可能な実行形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この際、フロー図又はブロック図の各ブロックは、特定の論理機能複数可)を実装するための一又は複数の実行可能指令を含む、指令のモジュール、セグメント、又は部分を表わし得る。一部の代替的な実行形態では、ブロック内に記載された機能は、図に記載されている順序を逸脱して発現し得る。例えば、連続して示されている2つのブロックは、実際には、関連機能に応じて、実質的に同時に実行され得るか、又は、時には逆順に実行され得る。ブロック図及び/又はフローチャートの各ブロック、並びに、ブロック図及び/又はフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、特定の機能又は作用を実施する特殊用途ハードウェアベースのシステムによって実装されうるか、或いは、特殊用途ハードウェアコンピュータ指令との組み合わせによって実行され得ることにも、留意されたい。

0056

本書で使用される用語は、単に特定の例を説明するためのものであり、本開示の例を限定することは意図していない。本書において、単数形「1つの(a、an)」及び「この、その、前記(the)」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。更に、「備える(comprises及び/又はcomprising)」という用語は、この明細書中で使用される場合、記載されている特徴、実体、ステップ、動作、要素、及び/又は構成要素の存在を特定するが、それら以外の一又は複数の特徴、実体、ステップ、動作、要素、構成要素、及び/又はこれらのグループの、存在又は追加を排除するわけではないことが、理解されよう。

0057

全ての手段又はステップの対応する構造、材料、作用、及び均等物、並びに、下記の特許請求の範囲における機能要素は、具体的に請求されている、その他の請求されている要素と組み合わされて機能を果たすためのいかなる構造、材料、又は作用をも含むことが、意図されている。本実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものであり、網羅的な説明であること、又は開示された形態の実施例に限定することを意図していない。当業者であれば、実施例の範囲及び精神から逸脱することなく多数の修正及び変更を加えることが可能であることが理解されよう。

0058

更に、本開示は下記の条項による例を含む。
条項1
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、
複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)において信号ビーム(104)を送信するように設定可能なフェーズドアレイ送信器(102)、及び
前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリを備える、システム。
条項2
前記信号ビームを受信する第1の受信器(120)、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード化波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度(116)のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器を更に備える、条項1に記載のシステム。
条項3
角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との間の差異である、モジュール、及び
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器(142)に、前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項2に記載のシステム。
条項4
前記角度誤差が、前記送信器によって前記第2の受信器に送信される情報に追加される、条項3に記載のシステム。
条項5
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差(150)を決定するように設定されたビーム追跡デバイス(148)であって、前記指向誤差が、前記第1の受信器を追跡するために前記フェーズドアレイ送信器の前記選択された送信ビーム角度を操作するために使用される、ビーム追跡デバイスを更に備える、条項3に記載のシステム。
条項6
無線周波数(RF)源(110)を更に備え、前記フェーズドアレイ送信器が、
前記RF源からRF信号(109)を受信する電力分割器(202)、
複数の送信器信号経路(206)、及び
複数のアンテナ要素(208)を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項1に記載のシステム。
条項7
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、
ビーム利得角度コーディングモジュール(210)、及び
前記複数の送信器信号経路の各送信器信号経路内のビーム利得調整可能減衰器(212)を備え、
前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項6に記載のシステム。
条項8
ビーム振幅制御モジュール(216)、並びに
ビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、及び
調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続された、調整可能位相シフターを備え、
前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、条項6に記載のシステム。
条項9
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、前記ビーム振幅制御モジュールの中へ組み込まれている、条項8に記載のシステム。
条項10
前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、各送信器信号経路がビーム利得調整可能減衰器(212)を更に備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、条項8に記載のシステム。
条項11
前記オフセット角度コーディングが、ダイレクトシーケンススペクトラム拡散(DSSS)タイプのコーディング又は符号分割多重アクセス(CDMA)タイプのコーディングのうちの一方を使用する、条項1に記載のシステム。
条項12
前記信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信アンテナ(118)のボアサイト(119)又は前記受信アンテナのグラウンドプレーンに垂直な線との関係において決定される、条項1に記載のシステム。
条項13
フェーズドアレイ信号ビーム追跡のためのシステム(100)であって、
第1の輸送体(160)に搭載されたフェーズドアレイ送信器(102)であって、複数の異なる送信ビーム角度(108)から選択された送信ビーム角度(106)において信号ビーム(104)を送信するように設定可能である、フェーズドアレイ送信器、
前記信号ビームの合成利得プロファイル(112)を生成するために、前記信号ビームの利得を調節するように設定されたビーム利得角度コーディングアセンブリ(111)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナ(118)における前記信号ビームのオフセット入射角度(116)を示すオフセット角度コーディング(114)を含む、ビーム利得角度コーディングアセンブリ、
第2の輸送体(162)に搭載された第1の受信器(120)であって、実際の入射角度(134)において前記信号ビームを受信する、第1の受信器(120)、及び
受信信号ビームのオフセット入射角度(128)を決定するために、複数の角度コード化波形(124)に対して、前記受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付ける相関器(122)であって、各角度コード化波形が入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形(124)のうちの角度コード化波形(124)に対応する、相関器を更に備える、システム。
条項14
角度誤差(132)を決定するように設定されたモジュール(130)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの前記実際の入射角度(134)と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度(128)との間の差異である、モジュール、及び
前記第1の輸送体に搭載された第2の受信器(142)に、前記角度誤差を送信する送信器(140)であって、前記角度誤差が前記フェーズドアレイ送信器を操作するために使用される、送信器を更に備える、条項13に記載のシステム。
条項15
前記フェーズドアレイ送信器が、
無線周波数(RF)源(110)、
前記RF源からRF信号(109、204)を受信する電力分割器(202)、
複数の送信器信号経路(206)、及び
複数のアンテナ要素(208)を備え、
各送信器信号経路が、前記電力分割器を、前記複数のアンテナ要素のうちの関連付けられたアンテナ要素(208)と通信可能に接続し、各送信器信号経路が、前記複数の異なる送信ビーム角度のうちの前記選択された送信ビーム角度内の前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するように設定可能である、条項13に記載のシステム。
条項16
ビーム振幅制御モジュール(216)、並びに
ビーム位相制御モジュール(218)を更に備え、各送信器信号経路が、
ビーム振幅調整可能減衰器(220)であって、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム振幅調整可能減衰器と電気的に接続された、ビーム振幅調整可能減衰器、
調整可能位相シフター(222)であって、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内の前記調整可能位相シフターと電気的に接続され、前記ビーム振幅制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分(214)の振幅を制御し、前記選択された送信ビーム角度において前記複数のアンテナ要素から前記信号ビームを送信するために、前記ビーム位相制御モジュールが、各送信器信号経路内のRF信号部分の位相を制御する、調整可能位相シフター、及び
ビーム利得調整可能減衰器(212)であって、前記ビーム利得角度コーディングアセンブリが、ビーム利得角度コーディングモジュール(210)を備え、前記信号ビームの前記合成利得プロファイルを生成するために、各送信器信号経路内の前記RF信号部分の前記利得を調節するために、前記ビーム利得角度コーディングモジュールが、各送信器信号経路内の前記ビーム利得調整可能減衰器と電気的に接続されている、ビーム利得調整可能減衰器を備える、条項15に記載のシステム。
条項17
フェーズドアレイビーム追跡のための方法(600)であって、
信号ビームの合成利得プロファイルを生成するために、前記信号ビームの利得を調節すること(602)であって、前記合成利得プロファイルが、受信アンテナにおける前記信号ビームのオフセット入射角度を示すオフセット角度コーディングを含む、調節すること、
フェーズドアレイ送信器によって前記信号ビームを送信すること(604)、
第1の受信器によって前記信号ビームを受信すること(606)、及び
複数の角度コード化波形に対して、受信信号ビームの前記合成利得プロファイル又は波形を相互に関連付けること(608)であって、各角度コード化波形が、入射信号ビームの複数の異なるオフセット入射角度のうちのそれぞれの1つに対応し、前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度が、前記受信信号ビームの前記波形に対して最も高い相関を有する前記複数の角度コード化波形のうちの角度コード化波形に対応する、関連付けることを含む、方法
条項18
前記受信信号ビームの角度誤差を決定すること(612)であって、前記角度誤差が、前記受信信号ビームの実際の入射角度と前記受信信号ビームの前記オフセット入射角度との間の差異である、決定すること、
前記フェーズドアレイ送信器に関連付けられた第2の受信器に前記角度誤差を送信すること(614)、及び
前記フェーズドアレイ送信器を操作するために前記角度誤差を使用すること(616)を更に含む、条項17に記載の方法。
条項19
前記角度誤差を送信することが、
前記第2の受信器に送信される情報に前記角度誤差を追加すること(614)、及び
前記角度誤差を前記情報と共に前記第2の受信器に送信すること(614)を含む、条項18に記載の方法。
条項20
前記角度誤差を前記情報から取り出すこと(618)、
前記角度誤差から前記フェーズドアレイ送信器の指向誤差を決定すること(620)、及び
前記指向誤差に応じて送信ビームの角度を調整することによって、前記フェーズドアレイ送信器を操作すること(622)を更に含む、条項19に記載の方法。

0059

本明細書では特定の実施例を例示し説明したが、当業者には、示されている特定の実施例は、同じ目的を達成するように企図されている任意の構成で代替し得ること、及び、本実施例は他の環境においては別の用途を有することが、認識されよう。この出願は、本開示のいかなる改変例又は変形例をも対象とすることが意図されている。以下の特許請求の範囲は、本開示の例の範囲を本明細書に記載の特定の実施例に限定することを、全く意図するものではない。

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