用于陣列天線系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)和方法技術(shù)方案

公開了補(bǔ)償天線陣列的信號(hào)路徑中的溫度的系統(tǒng)和方法。信號(hào)路徑包括天線元件、第一移相器或時(shí)間延遲單元以及第一可變?cè)鲆婀β史糯笃鳌Ｏ到y(tǒng)和方法可向斜率控制電路提供本地溫度信號(hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)，并至少部分地響應(yīng)于本地溫度信號(hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)使用斜率控制電路提供相位控制信號(hào)或增益控制信號(hào)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及West等人于2015年6月30日提交的序列號(hào)為14/788360的美國(guó)申請(qǐng)、West等人于2014年6月6日提交的序列號(hào)為14/300021的美國(guó)申請(qǐng)、West等人于2014年6月6日提交的序列號(hào)為14/300074的美國(guó)申請(qǐng)和West等人于2014年6月6日提交的序列號(hào)為14/300055的美國(guó)申請(qǐng)，這些申請(qǐng)都被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人并特此通過引用被全部并入本文。背景本公開通常涉及天線系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體地，本公開通常涉及天線陣列的領(lǐng)域，包括但不限于相控陣天線系統(tǒng)或電子掃描陣列(ESA)天線系統(tǒng)，例如有源電子掃描陣列(AESA)天線系統(tǒng)。天線陣列與收發(fā)機(jī)一起被利用。如在本申請(qǐng)中使用的，術(shù)語(yǔ)“收發(fā)機(jī)”指被具體化為發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的電子設(shè)備?？赏ㄟ^使用耦合到天線陣列中的各自天線元件的移相器和放大器以在瞄準(zhǔn)角下引導(dǎo)天線來操縱天線陣列。移相器可以是可變移相器，其響應(yīng)于將天線引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)拿闇?zhǔn)角而不物理地移動(dòng)天線元件的一組命令而提供一組相位延遲。溫度變化可影響在天線陣列中的相位的準(zhǔn)確度和增益控制，且因而影響波束定位的準(zhǔn)確度和波束對(duì)稱性。某些應(yīng)用例如雷達(dá)系統(tǒng)、地面通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、傳感器等對(duì)相位和振幅控制中的錯(cuò)誤特別敏感。因此，期望天線陣列中的溫度無關(guān)的相位和增益控制，以減少相位和振幅控制中的錯(cuò)誤。常規(guī)天線陣列已在信號(hào)路徑內(nèi)的子電路元件級(jí)處嘗試溫度補(bǔ)償。然而，不是所有子電路元件都能夠具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償電路，且在發(fā)射和接收鏈中補(bǔ)償每個(gè)元件是難以提供的。此外，過程變化可在每個(gè)子電路元件中引起非均勻溫度變化，對(duì)其的補(bǔ)償在子電路元件基礎(chǔ)上很困難。此外，這樣的常規(guī)補(bǔ)償系統(tǒng)增加了天線陣列的尺寸、成本、功率和重量。因此，存在對(duì)補(bǔ)償天線系統(tǒng)中的溫度變化的方法的需要，該方法不明顯增加收發(fā)機(jī)或天線系統(tǒng)的尺寸、成本、功率和/或重量。此外，存在對(duì)具有對(duì)天線元件和分配器之間的信號(hào)路徑的溫度補(bǔ)償?shù)奶炀€系統(tǒng)的需要。仍然進(jìn)一步地，存在對(duì)具有原位溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)健的基于AESA或其它基于相控陣天線的系統(tǒng)的需要。仍然進(jìn)一步地，存在對(duì)具有對(duì)單獨(dú)的接收和發(fā)射鏈的實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償?shù)幕贏ESA或其它基于相控陣天線的系統(tǒng)的需要。仍然進(jìn)一步地，存在對(duì)補(bǔ)償由于溫度變化而引起的增益變化的、基于AESA或其它基于相控陣天線的系統(tǒng)的需要。仍然進(jìn)一步地，存在對(duì)補(bǔ)償由于溫度變化而引起的相位變化的、基于AESA或其它基于相控陣天線的系統(tǒng)的需要。仍然進(jìn)一步地，存在對(duì)位于天線陣列中的每個(gè)發(fā)射和/或接收通道處的穩(wěn)健溫度補(bǔ)償方案的需要。概述在一個(gè)方面中，本文公開的專利技術(shù)性概念定向到補(bǔ)償天線陣列的信號(hào)路徑中的溫度的系統(tǒng)。信號(hào)路徑包括天線元件、第一移相器或時(shí)間延遲單元，以及第一可變?cè)鲆婀β史糯笃?。該系統(tǒng)向斜率控制電路提供本地溫度信號(hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)，并至少部分地響應(yīng)于本地溫度信號(hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)使用斜率控制電路來提供相位控制信號(hào)或增益控制信號(hào)。在另一方面中，本文公開的專利技術(shù)性概念定向到天線系統(tǒng)。天線系統(tǒng)包括信號(hào)路徑；每個(gè)信號(hào)路徑包括天線元件、移相器或時(shí)間延遲單元、第一可變?cè)鲆婀β史糯笃骱蜏囟妊a(bǔ)償電路。溫度補(bǔ)償電路包括斜率控制電路和溫度可變?cè)鲆娣糯笃?。溫度可變?cè)鲆娣糯笃鳌⒌谝豢勺冊(cè)鲆婀β史糯笃鳌⑻炀€元件、移相器和可變?cè)鲆婀β史糯笃鞔?lián)地布置在每個(gè)信號(hào)路徑中。斜率控制電路配置成接收第一溫度信號(hào)并向溫度可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┰鲆婵刂菩盘?hào)以補(bǔ)償由于信號(hào)路徑中的溫度變化而引起的增益變化。在另一方面中，本文公開的專利技術(shù)性概念定向到補(bǔ)償天線陣列的信號(hào)路徑中的溫度的方法。信號(hào)路徑包括天線元件、第一移相器或時(shí)間延遲單元以及第一可變?cè)鲆婀β史糯笃?。該方法包括向信?hào)路徑中的第二可變?cè)鲆婵刂品糯笃鞯男甭士刂齐娐诽峁囟刃盘?hào)，以及至少部分地響應(yīng)于溫度信號(hào)使用斜率控制電路提供增益控制信號(hào)。在又一方面中，本文公開的專利技術(shù)性概念定向到補(bǔ)償天線陣列的信號(hào)路徑中的溫度的方法。信號(hào)路徑包括天線元件、第一移相器或時(shí)間延遲單元以及第一可變?cè)鲆婀β史糯笃?。該方法包括向斜率控制電路提供本地溫度信?hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)。該方法還包括至少部分地響應(yīng)于本地溫度信號(hào)、遠(yuǎn)程溫度信號(hào)以及本地溫度信號(hào)和遠(yuǎn)程溫度信號(hào)中的至少一個(gè)使用斜率控制電路向第二移相器提供相位控制信號(hào)或向信號(hào)路徑中的第二時(shí)間延遲單元提供時(shí)間延遲控制信號(hào)。附圖的簡(jiǎn)要描述從結(jié)合附圖理解的下面的詳細(xì)描述中將更充分理解本文公開的專利技術(shù)性概念的實(shí)施例，其中相同的參考數(shù)字表示相同的元件，其中：圖1是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的包括具有溫度補(bǔ)償?shù)男盘?hào)路徑和波束控制電路的天線系統(tǒng)的方框圖；圖2A是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的具有對(duì)圖1所示的收發(fā)機(jī)的溫度補(bǔ)償?shù)陌l(fā)射信號(hào)路徑的更詳細(xì)方框圖；圖2B是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的具有對(duì)圖1所示的收發(fā)機(jī)的溫度補(bǔ)償?shù)慕邮諜C(jī)路徑的更詳細(xì)方框圖；圖3A是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的具有對(duì)圖1所示的收發(fā)機(jī)的溫度補(bǔ)償?shù)陌l(fā)射信號(hào)路徑的更詳細(xì)方框圖；圖3B是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的具有對(duì)圖1所示的收發(fā)機(jī)的溫度補(bǔ)償?shù)慕邮章窂降母敿?xì)方框圖；圖4是示出根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的圖2所示的信號(hào)路徑的增益參數(shù)與溫度的關(guān)系的圖；圖5是示出根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的圖3所示的信號(hào)路徑的相位參數(shù)與溫度的關(guān)系的圖；圖6是示出根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的與圖3所示的信號(hào)路徑的射頻信號(hào)相關(guān)的設(shè)備溫度與溫度的關(guān)系的圖；圖7是示出根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的與和圖6所示的設(shè)備溫度響應(yīng)相關(guān)的射頻信號(hào)相關(guān)的射頻功率與時(shí)間的關(guān)系的圖；圖8是示出根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的與和圖6所示的設(shè)備溫度響應(yīng)相關(guān)的射頻信號(hào)相關(guān)的相位與時(shí)間的關(guān)系的圖；以及圖9是根據(jù)本文公開的專利技術(shù)性概念的一些實(shí)施例的對(duì)圖1所示的信號(hào)路徑的溫度補(bǔ)償?shù)牟僮髁鞒痰膱D。詳細(xì)描述在詳細(xì)描述本文公開的專利技術(shù)性概念的實(shí)施例之前，應(yīng)觀察到，本文公開的專利技術(shù)性概念包括但不限于部件和電路的新穎結(jié)構(gòu)組合，且不限于其特定的詳細(xì)配置。相應(yīng)地，部件和電路的結(jié)構(gòu)、方法、功能、控制和布置主要通過容易可理解的方框表示和示意圖在附圖中示出，以便對(duì)受益于本文描述的本領(lǐng)域中的技術(shù)人員容易明顯的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)不使本公開不清楚。此外，本文公開的專利技術(shù)性概念不限于在示例性圖中描繪的特定實(shí)施例，但應(yīng)根據(jù)權(quán)利要求中的語(yǔ)言來解釋。通常參考附圖，示出并描述可在雷達(dá)、傳感器和通信系統(tǒng)中使用的收發(fā)機(jī)和天線系統(tǒng)。收發(fā)機(jī)和天線系統(tǒng)可利用天線陣列(例如電可操縱的天線陣列)。例如，可在通信、傳感和/或雷達(dá)系統(tǒng)例如軍事雷達(dá)或氣象雷達(dá)系統(tǒng)、電子智能(ELINT)接收機(jī)、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量(ECM)系統(tǒng)、電子支持測(cè)量(ESM)系統(tǒng)、定目標(biāo)系統(tǒng)或其它系統(tǒng)中利用所述系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法用于提供超寬帶(UWB)系統(tǒng)?？刹倏v的天線陣列可包括但不限于相控陣天線系統(tǒng)、電子掃描陣列天線系統(tǒng)或電子掃描陣列(ESA)天線系統(tǒng)，例如有源電子掃描陣列(AESA)天線系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，在天線元件和收發(fā)機(jī)之間的信號(hào)路徑或級(jí)聯(lián)內(nèi)提供關(guān)于溫度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種天線系統(tǒng)，包括：多個(gè)信號(hào)路徑，其中每個(gè)信號(hào)路徑包括：天線元件；移相器或時(shí)間延遲單元；可變?cè)鲆婀β史糯笃?；以及溫度補(bǔ)償電路，其包括斜率控制電路和溫度可變?cè)鲆娣糯笃?；并且其中所述溫度可變?cè)鲆娣糯笃鳌⑺鎏炀€元件、所述移相器和所述可變?cè)鲆婀β史糯笃鞔?lián)地布置在所述多個(gè)信號(hào)路徑中的信號(hào)路徑中，其中所述斜率控制電路配置成接收溫度信號(hào)并向所述溫度可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┰鲆婵刂菩盘?hào)以補(bǔ)償由于在所述信號(hào)路徑中的溫度變化而引起的增益變化。

【技術(shù)特征摘要】
2015.09.09 US 14/849,4911.一種天線系統(tǒng)，包括：多個(gè)信號(hào)路徑，其中每個(gè)信號(hào)路徑包括：天線元件；移相器或時(shí)間延遲單元；可變?cè)鲆婀β史糯笃?；以及溫度補(bǔ)償電路，其包括斜率控制電路和溫度可變?cè)鲆娣糯笃鳎徊⑶移渲兴鰷囟瓤勺冊(cè)鲆娣糯笃?、所述天線元件、所述移相器和所述可變?cè)鲆婀β史糯笃鞔?lián)地布置在所述多個(gè)信號(hào)路徑中的信號(hào)路徑中，其中所述斜率控制電路配置成接收溫度信號(hào)并向所述溫度可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┰鲆婵刂菩盘?hào)以補(bǔ)償由于在所述信號(hào)路徑中的溫度變化而引起的增益變化。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述溫度補(bǔ)償電路是具有在100納秒之下的對(duì)溫度校正的響應(yīng)時(shí)間的模擬信號(hào)處理器。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述溫度補(bǔ)償電路是具有在30納秒之下的對(duì)溫度校正的響應(yīng)時(shí)間的模擬信號(hào)處理器。4.如權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述溫度信號(hào)是第一溫度信號(hào)，以及所述斜率控制電路配置成接收第二溫度信號(hào)并響應(yīng)于所述第一溫度信號(hào)和所述第二溫度信號(hào)而提供所述增益控制信號(hào)。5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第二溫度信號(hào)來自遠(yuǎn)程溫度傳感器，而所述第一溫度信號(hào)來自本地溫度傳感器。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述遠(yuǎn)程溫度傳感器與絕對(duì)溫度傳感器成比例。7.如權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述溫度信號(hào)來自遠(yuǎn)程溫度傳感器或本地溫度傳感器。8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述第一溫度信號(hào)來自遠(yuǎn)程溫度傳感器，而所述第二溫度信號(hào)來自本地溫度傳感器。9.如權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述溫度補(bǔ)償電路還包括溫度相關(guān)移相器或時(shí)間延遲元件，并且所述斜率控制電路配置成向所述溫度相關(guān)移相器提供相位控制信號(hào)或向所述時(shí)間延遲元件提供時(shí)間延遲控制信號(hào)以補(bǔ)償由于所述信號(hào)路徑中的所述溫度變化而引起的相位變化。10.如權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中波束控制電路配置成向所述可變?cè)鲆娣糯笃魈峁┰鲆婵刂菩盘?hào)并向所述移相器提供相位控制信號(hào)以控制所述可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆婧退鲆葡嗥鞯南辔?，從而?shí)現(xiàn)波束操縱。11.一種補(bǔ)償天線陣列的信號(hào)路徑中的溫度的方法，所述方法包括...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邁克爾·L·哈格曼，拉塞爾·D·懷斯，詹姆斯·B·韋斯特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：羅克韋爾柯林斯公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó);US