JP6505821B1 - アンテナアレイの位相制御器及び位相制御方法、並びにそれを用いた通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナアレイの位相制御器31は、アンテナアレイの方向インデックスを判定し、かつ合同モジュロの式に基づいて方向インデックスに応じて位相インデックスを算出する、判定回路313と、位相インデックスに応じてK個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号の間でL個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を選択する(LとKは1より大きな整数であり、かつLがKよりも大きくない)スイッチングボックスと、L個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を受信してアンテナアレイのL個のアンテナに対してL個の異なる第2位相を有するL個の第2周波数信号を生成するL個の位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザ(第2の周波数信号の第2周波数が、第1周波数信号の第1周波数よりも大きい)を備える、周波数合成モジュール312と、を含む。
【選択図】図3
Description
Claims (6)
- アンテナアレイの位相制御器であって、
前記アンテナアレイの方向インデックスを判定、かつ合同モジュロの式に基づいて前記方向インデックスに応じて位相インデックスを算出する、判定回路と、
前記判定回路に接続され、前記位相インデックスに応じてK個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号の中からL個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を選択し、ただしLとKは1より大きい整数であり、かつLがKより大きくないとするスイッチングボックスと、
前記スイッチングボックスに接続され、前記L個の異なる第1位相を有する前記L個の第1周波数信号を受信して、前記アンテナアレイのL個のアンテナに対してL個の異なる第2位相を有するL個の第2周波数信号を生成し、ただし前記第2周波数信号の第2周波数が、前記第1周波数信号の第1周波数よりも大きいとするL個の位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザを備える、周波数合成モジュールと、を備え、
スイッチングボックスが
複数の入力線IN_0,IN_1,…,IN_K−1と、
複数の出力線OUT_0,OUT_1,…,OUT_K−1と、
複数のスイッチr0,r1,r2,…,rLK−1と、を備え、スイッチrnK〜r(n+1)K−1の第1端部は出力線OUT_nに接続され、かつスイッチrnK〜r(n+1)K−1の第2端部は入力線IN_0〜IN_K−1に接続され、nが0からL−1までの整数であり、
スイッチr0,r1,r2,…,rLK−1が、K個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号の中からL個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を選択するように、位相インデックスに基づいてオン又はオフされ、
位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザが、
L個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号の対応する1つ及び分周信号を受信する混合器と、該混合器に接続されていて、該混合器の出力信号をフィルタリングする、ローパス・フィルタと、
該ローパス・フィルタに接続され、該ローパス・フィルタから出力される制御電圧に応じてL個の異なる第2位相を有するL個の第2周波数信号の対応する1つを生成する、電圧制御発振器と、
混合器及び電圧制御発振器に接続されていて、第2位相を有する対応する第2周波数信号に応じて分周信号を生成する分周器と、
を備え、
前記K個の異なる第1位相が0,δφ,2δφ,…,(K−1)δφであり、前記L個の異なる第1位相が0,Δθ,2Δθ,…,(L−1)Δθであり、前記L個の異なる第2位相が0,Δφ,2Δφ,…,(L−1)Δφであり、δφが位相分解能であり、2π/Kと等しく、Δφがkδφに等しく、kが前記方向インデックスであり整数である、Δθがlδφと等しく、lが前記位相インデックスであり整数であり、
Mが周波数除数であり、
MとKが互いに素数整数であるならば、前記合同モジュロの式はMl≡k(mod K)であり、
M=P/QでありかつPとQが互いに素数の整数であるならば、前記合同モジュロの式がPl≡Qk(mod QK)である、アンテナアレイの位相制御器。 - 前記方向インデックスが、前記アンテナアレイの位相、主放射方向、及び放射線照射野のパターンに関連している、請求項1に記載のアンテナアレイの位相制御器。
- 通信装置であって、
K個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号を提供する、多相信号生成回路と、
アンテナアレイを形成するL個のアンテナと、
前記多相信号生成回路と前記L個のアンテナ間に接続され、
前記アンテナアレイの方向インデックスを判定し、かつ合同モジュロの式に基づいて、前記方向インデックスに応じて位相インデックスを算出する、判定回路と、
アンテナアレイの位相制御器であって、前記判定回路に接続され、前記位相インデックスに応じて前記K個の異なる第1位相を有する前記K個の第1周波数信号の中からL個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を選択し、LとKが1より大きい整数であり、かつLがKよりも大きくない、スイッチングボックスと、
前記スイッチングボックスに接続され、前記L個の異なる第1位相を有する前記L個の第1周波数信号を受信し、前記L個のアンテナに対してL個の第2位相を有するL個の第2周波数信号を生成する、L個の位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザを備え、前記第2周波数信号の第2位相が、前記第1周波数信号の第1周波数よりも大きい、周波数合成モジュールと、を備え、
スイッチングボックスが
複数の入力線IN_0,IN_1,…,IN_K−1と、
複数の出力線OUT_0,OUT_1,…,OUT_K−1と、
複数のスイッチr0,r1,r2,…,rLK−1と、を備え、スイッチrnK〜r(n+1)K−1の第1端部は出力線OUT_nに接続され、かつスイッチrnK〜r(n+1)K−1の第2端部は入力線IN_0〜IN_K−1に接続され、nが0からL−1までの整数であり、
スイッチr0,r1,r2,…,rLK−1が、K個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号の中からL個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号を選択するように、位相インデックスに基づいてオン又はオフされ、
位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザが、
L個の異なる第1位相を有するL個の第1周波数信号の対応する1つ及び分周信号を受信する混合器と、該混合器に接続されていて、該混合器の出力信号をフィルタリングする、ローパス・フィルタと、
該ローパス・フィルタに接続され、該ローパス・フィルタから出力される制御電圧に応じてL個の異なる第2位相を有するL個の第2周波数信号の対応する1つを生成する、電圧制御発振器と、
混合器及び電圧制御発振器に接続されていて、第2位相を有する対応する第2周波数信号に応じて分周信号を生成する分周器と、
を備え、
前記K個の異なる第1位相が0,δφ,2δφ,…,(K−1)δφであり、前記L個の異なる第1位相が0,Δθ,2Δθ,…,(L−1)Δθであり、前記L個の異なる第2位相が0,Δφ,2Δφ,…,(L−1)Δφであり、δφが位相分解能であり、2π/Kと等しく、Δφがkδφに等しく、kが前記方向インデックスであり整数である、Δθがlδφと等しく、lが前記位相インデックスであり整数であり、
Mが周波数除数であり、
MとKが互いに素数整数であるならば、前記合同モジュロの式はMl≡k(mod K)であり、
M=P/QでありかつPとQが互いに素数の整数であるならば、前記合同モジュロの式がPl≡Qk(mod QK)である、通信装置。 - 前記多相信号生成回路が、
直列接続される複数の遅延ユニットを有し、基準クロック信号を受信する、電圧制御遅延線と、
前記電圧制御遅延線に接続され、前記基準クロック信号の位相と前記電圧制御遅延線の出力信号とを比較して比較信号を出力する、位相検出器と、
前記位相検出器及び前記電圧制御遅延線に接続され、前記比較信号をフィルタリングする、ローパス・フィルタと、を備え、
前記遅延ユニットの遅延時間が、前記ローパス・フィルタの出力信号で制御され、かつ前記遅延ユニットの入力端部が前記K個の異なる第1位相を有する前記K個の第1周波数信号を出力するために使用される、請求項3に記載の通信装置。 - 前記多相信号生成回路が、
基準クロック信号及び分周信号を受信し、かつ前記基準クロック信号及び前記分周信号の周波数と位相を比較し、比較信号を出力する、位相周波数検出器と、
前記位相周波数検出器に接続され、前記比較信号の電圧を上げる、チャージポンプと、
前記チャージポンプに接続され、前記チャージポンプの出力信号をフィルタリングする、ループフィルタと、
前記ループフィルタに接続され、前記ループフィルタの出力信号を受信して直交位相を有する振動信号を生成する、直交電圧制御発振器と、
前記直交電圧制御発振器に接続され、前記直交位相を有する前記振動信号の1つを受信し、前記分周信号を生成する、分周器と、
前記直交電圧制御発振器に接続され、前記直交位相を有する前記振動信号を受信し、前記K個の異なる第1位相を有する前記K個の第1周波数信号を生成する、注入同期分周器と、を備える、請求項3に記載の通信装置。 - アンテナアレイの位相制御方法であって、
前記アンテナアレイの方向インデックスを判定することと、
合同モジュロの式に基づいて前記方向インデックスに応じて位相インデックスを算出することと、
前記位相インデックスに応じてK個の異なる第1位相を有するK個の第1周波数信号の中からL個の異なる第1位相を有し、ただしLとKは1より大きい整数であり、かつLがKよりも大きくないとするL個の第1周波数信号を選択することと、
L個の位相コヒーレントPLL周波数シンセサイザを使用して、前記L個の異なる第1位相を有する前記L個の第1の周波数信号に応じて前記アンテナアレイのL個のアンテナに対してL個の異なる第2位相を有し、ただし第2周波数信号の第2周波数が、前記第1周波数信号の第1周波数よりも大きいとするL個の第2周波数信号を生成することとを、含み、
前記K個の異なる第1位相が0,δφ,2δφ,…,(K−1)δφであり、前記L個の異なる第1位相が0,Δθ,2Δθ,…,(L−1)Δθであり、前記L個の異なる第2位相が0,Δφ,2Δφ,…,(L−1)Δφであり、δφが位相分解能であり2π/Kと等しく、Δφがkδφに等しく、kが前記方向インデックスであり整数であり、Δθがlδφに等しく、lが前記位相インデックスであり整数であり、
Mは周波数除数であり、
MとKが互いに素数の整数であるならば、前記合同モジュロの式がMl≡k(mod K)であり、
M=P/QでありかつPとQが互いに素数の整数であるならば、前記合同モジュロの式がPl≡Qk(mod QK)であり、
前記方向インデックスが、前記アンテナアレイの位相、主放射方向、放射線照射野のパターンに関連している、アンテナアレイの位相制御方法。
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