[發明專利]具有不相交子陣列組的多波束相控陣天線

在審

• 申請號: 202180007695.4
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN114902581A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: M·維加諾;N·海德伯格
• 申請（專利權）人: 維爾塞特公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H01Q3/26
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 張娜;劉芳

本公開提供了一種多波束相控陣天線系統，其包括響應于控制信號而在多個子陣列信號與多個波束信號之間進行轉換的波束形成器。該系統還包括傳送對應于該多個波束信號的多個波束的多個子陣列。每個子陣列包括多個輻射元件。每個子陣列還包括子陣列波束形成電路，該子陣列波束形成電路響應于相應波束權重而調節與該輻射元件傳送的RF信號，并在經調節的RF信號與一個相應子陣列信號之間進行轉換。該系統還包括確定兩個或更多個波束的控制器，其中該兩個或更多個波束屬同一通信類型。該波束形成器將不相交子陣列子組分配給所確定的兩個或更多個波束中的每個波束。該控制器還對該多個子陣列中的每個子陣列提供該波束權重，并將該控制信號提供給該波束形成器。

相關申請

本申請要求2020年1月9日提交的名稱為“Reconfigurable Multi-Beam PhasedArray Antenna”的美國臨時申請號62/959,146的優先權權益，該臨時申請的全部內容以引用方式并入本文。

技術領域

本公開整體涉及天線系統。更特別地，本公開涉及一種具有相控陣天線的天線系統，該相控陣天線具有用于同時傳送多個波束的多個子陣列。

背景技術

天線陣列(或陣列天線)是作為單個天線一起工作以發射或接收無線電波的一組多個輻射元件。單獨輻射元件(通常簡稱為“元件”)可由電路連接到接收器和/或發射器，該電路施加由輻射元件接收和/或發射的信號的適當振幅和/或相位調節。當用于發射時，由每個單獨輻射元件輻射的無線電波彼此組合和疊加，從而(相長干涉地)相加在一起以增強在期望方向上輻射的功率，并且(相消干涉地)消除以減少在其他方向上輻射的功率。類似地，當用于接收時，來自單獨輻射元件的單獨接收的信號以適當的振幅和/或相位關系組合，以增強從期望方向接收到的信號并消除來自不期望方向的信號。

天線陣列可用比單個天線可實現的無線電波波束更窄的無線電波波束來實現提高的增益(方向性)。一般來講，所使用的較大數量個單獨輻射元件將使增益提高并使波束變窄。一些天線陣列(諸如，相控陣雷達)可由數千個單獨天線組成。陣列可用于實現更大的增益(這增加了通信可靠性)、消除來自特定方向的干擾、以電子方式控制無線電波束指向不同方向和/或用于無線電測向。

發明內容

一個示例涉及一種多波束相控陣天線系統。該多波束相控陣天線系統可包括響應于控制信號在多個子陣列信號與多個波束信號之間進行轉換的波束形成器。該多波束相控陣天線系統還可包括傳送對應于多個波束信號的多個波束的多個子陣列。多個子陣列中的每個子陣列可包括多個輻射元件。每個子陣列還可包括子陣列波束形成電路，該子陣列波束形成電路響應于相應波束權重而調節與多個輻射元件傳送的RF信號并在經調節的RF信號與多個子陣列信號中的一個相應子陣列信號之間進行轉換，其中相應子陣列信號對應于多個波束中的一個特定波束。多波束相控陣天線系統還可包括控制器，該控制器確定多個波束中的兩個或更多個波束，其中兩個或更多個波束屬同一通信類型。該控制器可以向所選擇的兩個或更多個波束中的每個波束分配多個子陣列中的不相交子陣列子組，使得多個子陣列中的每個子陣列僅被分配給多個波束中的一個特定波束。該控制器還可以基于分配對多個子陣列中的每個子陣列提供相應波束權重，并基于分配向波束形成器提供控制信號。

附圖說明

圖1示出了多波束相控陣天線系統的框圖。

圖2示出了相控陣天線系統的子陣列的框圖。

圖3示出了具有包括多個波束形成網絡(BFN)的波束形成器的多波束相控陣天線系統的框圖。

圖4示出了具有包括數字電路的波束形成器的多波束相控陣天線系統的框圖。

圖5示出了具有包括位于波束轉換電路中的系統的波束形成器的多波束相控陣天線系統的框圖。

圖6示出了同時在兩個波束上進行通信的相控陣天線的第一示例。