Flexible Phased Array for Directional Wireless Communication

用于定向无线通信的灵活相控阵

基本信息

批准号：
20H00236
负责人：
岡田健一
金额：
$ 28.2万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00236/
关键词：
フェーズドアレイアンテナ無線通信 CMOS集積回路

项目摘要

(1) 通常の平面に配置されたフェーズドアレイを駆動するためには、位相のみの制御が行われる。必要な位相分解能は5度程度である。非平面アレイでのビームフォーミングには、0.5度の位相分解能が必要となり、また、0.1dB程度の振幅調整機構も必要となる。前年度までに実施した小課題(2)の成果を取り込んで、高精度な位相・振幅制御によるビームフォーミングと、アンテナ間結合の自律計測が可能なCMOS集積回路ICを作成した。(2) アンテナ面が変形した場合でも所望方向にビームを向けるためには、まずは個々のアンテナの位置や傾きを特定する必要がある。その後電気的な補償を行うが、15dB程度のサイドローブ抑圧を得るためには1度の位相精度が必要となる。小課題(1)で作成するフェーズドアレイICに組み込み、実際にCMOS集積回路として動作させ、超多ポート内蔵ネットワークアナライザによる自律計測機能を実証した。(3) アンテナ面の変形によりアンテナ間の信号結合が変化することを利用して、アンテナ間の相対的な位置や傾きを推定する。前年度に引き続き、連続的な局面に配置される場合についての検討を行った。(4) JAXA革新的衛星技術実証3号機における実証コンポーネントとして選定され、宇宙実証機を開発した。衛星搭載を想定したビームパターン補償について実験も含めて検討を行った。

(1) 为了驱动放置在法平面上的相控阵，仅控制相位。所需的相位分辨率约为5度。非平面阵列的波束形成需要 0.5 度的相位分辨率和约 0.1 dB 的幅度调整机制。结合到前一年进行的子问题（2）的结果，我们创建了一种 CMOS 集成电路 IC，它能够进行波束形成，具有高精度的相位和幅度控制以及天线之间耦合的自主测量。 (2) 即使天线表面变形，为了将波束引导至所需方向，首先需要确定每个天线的位置和倾斜度。然后进行电气补偿，但需要 1 度的相位精度才能实现约 15 dB 的旁瓣抑制。我们将其集成到子问题（1）中创建的相控阵IC中，并实际将其作为CMOS集成电路运行，展示了内置极大量端口的网络分析仪的自主测量功能。 (3)利用天线表面的变形导致天线间信号耦合变化的事实，估计天线的相对位置和倾角。延续去年的思路，我们考虑了将他们置于连续情况的情况。（4）被选为JAXA创新卫星技术示范装置3的示范部件，并研制了空间示范飞行器。我们研究了波束方向图补偿，假设它将安装在卫星上，包括实验。

项目成果

期刊论文数量（42）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A 2.95mW/element Ka-band CMOS Phased-Array Receiver Utilizing On-Chip Distributed Radiation Sensors in Low-Earth-Orbit Small Satellite Constellation

低地球轨道小卫星星座中采用片上分布式辐射传感器的 2.95mW/元件 Ka 波段 CMOS 相控阵接收器

DOI：
10.1109/isscc42615.2023.10067629
发表时间：
2023-02-19
期刊：
2023 IEEE International Solid- State Circuits Conference (ISSCC)
影响因子：
0
作者：
Xi Fu;Dongwon You;Xiaolin Wang;Michihiro Ide;Yuncheng Zhang;Jun Sakamaki;A. Fadila;Zheng Li;Yun Wang;Jumpei Sudo;Makoto Higaki;Soichiro Inoue;Takashi Eishima;T. Tomura;Jian Pang;Hiroyuki Sakai;K. Okada;A. Shirane
通讯作者：
A. Shirane

A CMOS SPDT RF Switch with 68dB Isolation and 1.0dB Loss Feathering Switched Resonance Network for MIMO Applications

适用于 MIMO 应用的具有 68dB 隔离度和 1.0dB 损耗羽化开关谐振网络的 CMOS SPDT RF 开关