JP2006506931A - レーダ複雑度を低減するアンテナ構成 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送受信システムに関し、特に、非対称の送信アンテナおよび受信アンテナを有するアレーアンテナを利用した送受信システムに関する。
発明の背景
当該技術分野で既知のように、市販の製品にレーダシステムを含めることが増加傾向にある。例えば、自動車、トラックボート、飛行機、および他の車両にレーダシステムを含めることが望ましい。このようなレーダシステムは、コンパクトで比較的低コストでなければならない。
発明の概要
本発明の原理に従って、比較的コンパクトで、高密度回路環境で動作でき、かつ、比較的製造コストが低く、さらに、比較的高性能な特性を有するアンテナアレーを提供する送受信システムを提示する。
本発明の別の態様によると、送受信システムを使用して複数の双方向放射ビームを形成する方法を提示する。この方法は、送受信システムの送信アンテナアレーを制御して、複数の送信放射ビームを提供することを含む。送受信システムの受信アンテナアレーもまた制御されて、複数の受信放射ビームが検知される。さらに、複数の送信ビームの所定のものおよび複数の受信ビームの所定のものが結合されて、複数の双方向放射ビームが形成される。
発明の詳細な説明
図1を参照して、長さLおよび幅Wを有する基板11から提供される非対称アンテナアレー10について説明する。この非対称アンテナアレー10は、送信アンテナアレー12を提供するように基板11上に配置された第1の複数のアンテナ素子と、受信アンテナアレー14を提供するように基板11上に配置された第2の複数のアンテナ素子とを含む。一実施の形態では、送信アンテナアレー12は、4行16a〜16dおよび3列18a〜18cを含み、受信アンテナアレー14は、8行20a〜20hおよび6列22a〜22fを含む。したがって、送信アンテナアレー12は、方位角に4つの素子および仰角に3つの素子を有する12個の放射素子(または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」)を含む。これらの放射素子は、総称して24で示す。さらに、受信アンテナアレー14は、方位角に8つの素子および仰角に6つの素子を有する48個の放射素子(または、より簡単に「放射器」もしくは「素子」)を含む。これらの放射素子は、総称して26で示す。
素子数: N:=8
素子間隔(方位角): d:=.223
ビーム位置(度): beamloc(M):=asin[(λ/(N・d))・(M−1/2)]・180/π
ビーム数: M:=1…N/2
アレーが方位角において0.223”のアレー格子間隔を有するように設けられると、図4に示すビーム位置が提供される。一実施の形態では、ライン長の差分値nは、1/16λとなるように選択される。これは、24GHzの周波数では0.0127インチに対応する。図7も、図6のどのビームポートがどのビームを生成するかを示している。
[表1]
表
結合ビーム ビーム位置
8,1 0
4,8及び1,5 +/− 16
6,4及び5,3 +/− 34
2,6及び3,7 +/− 57
仰角には、25dBのチェビシェフテーパおよび15°のビームステアもある。
Claims (42)
- 送信アンテナを提供するように配置された第1の複数のアンテナ素子を含む第1のアレーと、
受信アンテナを提供するように配置された第2の異なる複数のアンテナ素子を含む第2のアレーと、
前記第1のアレーに接続され、少なくとも1つの送信ビームを選択的に形成するように動作するビームスイッチングシステムと、
前記第2のアレーに接続され、複数の受信ビームを選択的に形成するように動作するビーム結合システムと、
を備えた送受信システム。 - 前記第1のアレーは、前記第2のアレーよりも少ないアンテナ素子を含む、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記第1の複数のアンテナ素子は、方位角に約4個の素子および仰角に約3個の素子を含む送信アレーに配置される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記送信アレーは約12個の素子を含む請求項3に記載の送受信システム。
- 前記第2の複数のアンテナ素子は、方位角に約8個の素子および仰角に約6個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記受信アレーは約48個の素子を含む請求項5に記載の送受信システム。
- 前記第2の複数のアンテナ素子は、方位角に約4個の素子および仰角に約6個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記受信アレーは約24個の素子を含む請求項7に記載の送受信システム。
- 前記ビームスイッチングシステムは、複数のアンテナポートおよび複数のスイッチポートを有する第1のビーム形成回路を含み、前記複数のアンテナポートの各々は、前記第1の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記ビームスイッチングシステムは、入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第1のスイッチビーム結合回路をさらに含み、前記複数の出力ポートの各々は、前記第1のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートの対応するものに接続される、請求項9に記載の送受信システム。
- 前記ビーム結合システムは、複数のスイッチポートおよび複数の出力ポートを有する第2のスイッチビーム形成回路を含み、前記複数のアンテナポートの各々は、前記第2の複数のアンテナ素子の対応するものに接続される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記ビーム結合システムは、スイッチビーム結合システムをさらに含み、
該スイッチビーム結合システムは、出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第1のスイッチであって、該複数の入力ポートの各々は、前記第2のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートのそれぞれ第1のものに接続される、第1のスイッチを含む、
請求項11に記載の送受信システム。 - 前記スイッチビーム結合システムは、
出力ポートおよび複数の入力ポートを有する第2のスイッチであって、該複数の入力ポートの各々は、前記第2のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートのそれぞれ第2のものに接続される、第2のスイッチをさらに含む
請求項12に記載の送受信システム。 - 前記スイッチビーム形成システムは、
前記第1のスイッチの前記出力ポートに接続された第1の入力および、前記第2のスイッチの前記出力ポートに接続された第2の入力を有し、前記スイッチビーム結合システムの出力に接続された出力を有する電力分割器回路、
をさらに含む、請求項13に記載の送受信システム。 - 前記スイッチビーム結合システムの前記出力に接続された受信機をさらに備える、請求項14に記載の送受信システム。
- 少なくとも1つの減衰器が、前記第1のビーム形成回路の前記複数のスイッチポートの各1つに接続される、請求項9に記載の送受信システム。
- 前記少なくとも1つのアンテナ素子は、方位角に約1個の素子および仰角に約3個の素子を含む送信アレーに配置される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記送信アレーは約3個の素子を含む請求項17に記載の送受信システム。
- 前記複数のアンテナ素子は、方位角に約8個の素子および仰角に約6個の素子を含む受信アレーに配置される、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記受信アレーは約48個の素子を含む請求項19に記載の送受信システム。
- 前記ビームスイッチングシステムは、前記第1のアレーに接続された少なくとも1つのアンテナポートと、信号ジェネレータに接続された少なくとも1つのスイッチポートとを有するビーム形成回路を含む、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記ビームスイッチングシステムは、第1の所定の方向に少なくとも1つの送信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも1つの送信移相器を含み、前記ビーム結合システムは、第2の所定の方向に複数の受信ビームの位相をシフトさせるように構成配置される少なくとも1つの受信移相器を含む、請求項1に記載の送受信システム。
- 前記第1のアレーに接続された前記ビームスイッチングシステムは、複数の送信ビームを形成するように動作し、
前記第2のアレーに接続された前記ビーム結合システムは、複数の受信ビームを形成するように動作し、
前記複数の送信ビームの所定のものおよび前記複数の受信ビームの所定のものは、結合されて複数の双方向ビームを形成する、
請求項1に記載の送受信システム。 - 送受信システムを使用して複数の双方向放射ビームを形成する方法であって、
前記送受信システムの送信アンテナアレーを制御して、複数の送信放射ビームを提供し、
前記送受信システムの受信アンテナアレーのスイッチビーム結合回路を制御して、複数の受信放射ビームを検知し、
前記複数の送信ビームの所定のものおよび前記複数の受信ビームの所定のものを結合して、前記複数の双方向放射ビームを形成する、
ことを含む方法。 - 前記送信アンテナアレーの制御は、前記送信アンテナアレーに接続されたビームスイッチングシステムを制御して、前記複数の送信放射ビームを提供することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記受信アンテナアレーの制御は、前記受信アンテナアレーに接続されたビーム結合システムを制御して、前記複数の受信放射ビームを提供することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第1の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第1の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第1の双方向放射ビームを提供することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第1の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第2の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第2の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第2の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第2の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第3の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第2の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第3の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第4の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項29に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第2の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第4の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第5の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第3の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第4の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第6の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第3の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第5の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第7の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第3の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第6の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第8の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項33に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第4の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第6の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第9の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第4の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第7の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第10の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項35に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第2の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第1の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第2の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第2の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第2の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第3の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項37に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第3の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第2の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第4の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第3の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第3の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第5の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項39に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの第4の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの前記第3の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第6の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項40に記載の方法。
- 前記結合は、前記複数の送信放射ビームの前記第4の送信放射ビームを前記複数の受信放射ビームの第4の受信放射ビームと結合して、前記複数の双方向放射ビームの第7の双方向放射ビームを提供することをさらに含む、請求項41に記載の方法。
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