背景技術(shù)：

天線陣列可以通過允許控制與天線陣列中不同天線元件相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的相位和振幅來提供改進(jìn)的天線性能。通過調(diào)節(jié)單獨(dú)的天線元件的信號(hào)相位或信號(hào)振幅，在關(guān)聯(lián)于不同天線元件的不同信號(hào)中的信息冗余可以被用于形成期望的波束信號(hào)。具體地，可以通過使用耦連至天線陣列中各自的天線元件的可變移相器來操縱天線陣列使天線對(duì)準(zhǔn)指向角。移相器可以是配置為響應(yīng)于一組指令引起與不同天線元件相關(guān)聯(lián)的信號(hào)的相移的可變移相器。在關(guān)聯(lián)于不同的天線元件的信號(hào)之間設(shè)置相對(duì)相位允許天線指向或適應(yīng)于適當(dāng)?shù)闹赶蚪?，而無需物理移動(dòng)該天線元件。

在主動(dòng)電子掃描陣列(aesa)的輻射元件振幅和相激發(fā)以及遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖樣之間存在通過傅里葉變換關(guān)系的數(shù)學(xué)制圖。因此光闌幅度和相位誤差直接惡化遠(yuǎn)場(chǎng)輻射性能。aesa校準(zhǔn)的目的是最小化這些誤差，并且理想地將它們推動(dòng)到零。

現(xiàn)有技術(shù)完成了在aesa子組件內(nèi)的校準(zhǔn)不同級(jí)別：a)射頻集成電路(rfic)發(fā)射/接收模塊(trm)，aesa饋送集成層，只是缺乏輻射光闌層，以及c)在輻射近場(chǎng)內(nèi)部。輻射近場(chǎng)校準(zhǔn)是最有力的，因?yàn)樗紤]了所有有助于輻射振幅和相位誤差的機(jī)制，然而，現(xiàn)有技術(shù)只依靠昂貴的近場(chǎng)天線測(cè)量技術(shù)來完成它。

由于復(fù)雜性和測(cè)試設(shè)備支出，近場(chǎng)輻射測(cè)量只在實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)線環(huán)境內(nèi)完成。這導(dǎo)致了僅僅是一次性的“靜態(tài)”aesa校準(zhǔn)。

所述“靜態(tài)”校準(zhǔn)不解釋場(chǎng)aesa系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，例如原位車輛平臺(tái)誘發(fā)的aesa性能扭曲、電子裝置老化和災(zāi)難性故障的不間斷的預(yù)報(bào)監(jiān)控/診斷監(jiān)控、或環(huán)境誘發(fā)的壓力。此外，現(xiàn)有技術(shù)在非平臺(tái)校準(zhǔn)中另外的不足是沒有執(zhí)行“自我修復(fù)”的能力，即由于trm性能衰退和/或?yàn)?zāi)難性故障，全體aesatrm被實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)以保持規(guī)定的全部的aesa性能水平。系統(tǒng)“自我修復(fù)”可以最大化系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間(mtbf)、調(diào)度能力和可用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一方面，此處公開的發(fā)明構(gòu)思針對(duì)包括天線元件陣列、至少一個(gè)配置為支持雙極化并布置在所述天線元件附近的近場(chǎng)探針(nfp)、以及耦連至所述天線元件陣列和所述nfp的處理器的天線陣列系統(tǒng)。所述處理器可以配置為當(dāng)被部署在操作平臺(tái)上時(shí)動(dòng)態(tài)地將所述天線陣列系統(tǒng)從操作模式轉(zhuǎn)換到校準(zhǔn)模式并根據(jù)接收(rx)校準(zhǔn)子模式和發(fā)射(tx)校準(zhǔn)子模式中的至少一個(gè)來校準(zhǔn)所述天線元件陣列。在rx校準(zhǔn)子模式中，處理器可以使得至少一個(gè)nfp發(fā)射第一校準(zhǔn)信號(hào)，以及響應(yīng)于所述第一校準(zhǔn)信號(hào)，處理器可以從所述天線元件陣列接收第一接收(rx)信號(hào)。處理器可以比較所述第一rx信號(hào)與第一參考信號(hào)，并根據(jù)所述第一rx信號(hào)與第一參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于所述天線元件陣列的至少一個(gè)天線元件的至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)。在tx校準(zhǔn)子模式中，處理器可以配置為使得所述天線元件陣列中的一個(gè)或多個(gè)天線元件發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)。響應(yīng)于所述第二校準(zhǔn)信號(hào)，所述處理器可以從所述至少一個(gè)nfp接收至少一個(gè)其他rx信號(hào)。所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)的每一個(gè)都與各自的nfp相關(guān)聯(lián)。處理器可以將所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)的每一個(gè)與所述第二參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)此比較來調(diào)節(jié)與一個(gè)或多個(gè)所述天線元件的至少一個(gè)天線元件相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)nfp可以包括雙極化的nfp。在一些實(shí)施例中，所述天線陣列系統(tǒng)可以包括地平面和布置在所述地平面和所述至少一個(gè)nfp之一之間的至少一個(gè)人造磁導(dǎo)體、布置在所述地平面和所述天線元件陣列之間的人造磁導(dǎo)體、布置在所述地平面和所述至少一個(gè)nfp之一之間的扼流圈以及布置在所述地平面和所述天線元件陣列之間的扼流圈。在一些實(shí)施例中，所述天線陣列系統(tǒng)還可以包括耦連至所述天線元件陣列的一個(gè)或多個(gè)射頻(rf)放大器和移相器的網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，所述天線陣列系統(tǒng)可以包括耦連至所述天線元件陣列的一個(gè)或多個(gè)射頻放大器和延時(shí)器的網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，所述處理器可以配置為根據(jù)所述rx校準(zhǔn)子模式和所述tx校準(zhǔn)子模式順序校準(zhǔn)所述天線元件陣列。

調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至所述至少一個(gè)天線元件的至少一個(gè)rf放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至所述至少一個(gè)天線元件的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至所述至少一個(gè)天線元件的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射所述第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)射頻(rf)放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射所述第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射所述第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集中的每個(gè)子集，所述處理器可以在所述rx校準(zhǔn)子模式中被配置為激活所述天線元件的該子集，而停用天線元件的其他子集中的天線元件，并使得至少一個(gè)nfp發(fā)射第一校準(zhǔn)信號(hào)。響應(yīng)于所述第一校準(zhǔn)信號(hào)，所述處理器可以接收與天線元件的被激活子集相關(guān)聯(lián)的各自的rx信號(hào)。所述處理器可以將關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的rx信號(hào)與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，并可以根據(jù)所述關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的rx信號(hào)與第一參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)接收參數(shù)。處理器可以針對(duì)天線元件的不同子集重復(fù)這些步驟。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)子集可以包括單個(gè)天線元件。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)在tx校準(zhǔn)子模式中時(shí)，處理器可以配置為針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集的每個(gè)子集使得天線元件的所述子集發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)。響應(yīng)于所述天線元件的所述子集所發(fā)射的第二校準(zhǔn)信號(hào)，處理器可以從至少一個(gè)nfp接收至少一個(gè)其他rx信號(hào)。所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)中的每一個(gè)與各自的nfp相關(guān)聯(lián)。處理器可以將所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)中的每一個(gè)與第二參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較調(diào)節(jié)與天線元件的所述子集相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)。

另一方面，此處公開的發(fā)明構(gòu)思針對(duì)一種用于校準(zhǔn)天線陣列系統(tǒng)的方法。本方法可以包括，當(dāng)部署在操作平臺(tái)上時(shí)，由處理器動(dòng)態(tài)地從操作模式切換到校準(zhǔn)模式，并根據(jù)接收(rx)校準(zhǔn)子模式和發(fā)射(tx)校準(zhǔn)子模式中的至少一個(gè)來校準(zhǔn)所述天線元件陣列。在所述rx校準(zhǔn)子模式中，處理器可以使得至少一個(gè)nfp發(fā)射第一校準(zhǔn)信號(hào)以及響應(yīng)于所述第一校準(zhǔn)信號(hào)，處理器可以從所述天線元件陣列接收第一接收(rx)信號(hào)。處理器可以將第一rx信號(hào)與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)第一rx信號(hào)與第一參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件陣列中的至少一個(gè)天線元件的至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)。在tx校準(zhǔn)子模式中，處理器可以配置為使得天線元件陣列中的一個(gè)或多個(gè)天線元件發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)。響應(yīng)于所述第二校準(zhǔn)信號(hào)，處理器可以從至少一個(gè)nfp接收至少一個(gè)其他rx信號(hào)。所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)中的每一個(gè)與各自的nfp相關(guān)聯(lián)。處理器可以將所述至少一個(gè)其他rx信號(hào)與第二參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較調(diào)節(jié)與一個(gè)或多個(gè)天線元件中的至少一個(gè)天線元件相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)。

另一方面，此處公開的發(fā)明構(gòu)思針對(duì)包括天線元件陣列、布置在天線元件附近的近場(chǎng)探針(nfp)、以及耦連至所述天線元件陣列和nfp的處理器的天線陣列系統(tǒng)。所述處理器可配置為當(dāng)部署在操作平臺(tái)上時(shí)，將所述天線陣列系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地從操作模式切換到校準(zhǔn)模式，并根據(jù)接收(rx)校準(zhǔn)子模式和發(fā)射(tx)校準(zhǔn)子模式中的至少一個(gè)來校準(zhǔn)天線元件陣列。當(dāng)在rx校準(zhǔn)子模式中時(shí)，針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集中的每個(gè)子集，處理器可以激活天線元件的所述子集，而停用天線元件陣列中的天線元件的其他子集，使得nfp發(fā)射第一校準(zhǔn)信號(hào)，以及響應(yīng)于所述第一校準(zhǔn)信號(hào)，從天線元件陣列接收接收(rx)信號(hào)。所述rx信號(hào)與天線元件的被激活子集相關(guān)聯(lián)。處理器可以根據(jù)天線元件的被激活子集的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、以及天線元件的被激活子集和nfp之間的至少一個(gè)傳播路徑長度來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的rx信號(hào)。處理器還可以將關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的經(jīng)調(diào)節(jié)的rx信號(hào)與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)。在tx校準(zhǔn)子模式中，針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集，處理器可以使得天線元件的該子集發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)，以及響應(yīng)于所述第二校準(zhǔn)信號(hào)，從nfp中接收第二rx信號(hào)。處理器可以根據(jù)天線元件的該子集的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、以及在天線元件的該子集和nfp之間的至少一個(gè)傳播路徑長度來調(diào)節(jié)第二rx信號(hào)。處理器可以將經(jīng)調(diào)節(jié)的第二rx信號(hào)與第二參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)經(jīng)調(diào)節(jié)的第二rx信號(hào)與第二參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的該子集的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，nfp可以是雙極化的nfp。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)可以進(jìn)一步地包括至少一個(gè)扼流圈或至少一個(gè)人造磁導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)可以進(jìn)一步地包括耦連至天線元件陣列的一個(gè)或多個(gè)放大器和移相器的網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)可以進(jìn)一步地包括耦連至天線元件陣列的一個(gè)或多個(gè)放大器和延時(shí)器單元的網(wǎng)絡(luò)。

在一些實(shí)施例中，天線元件的被激活子集的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)可以包括關(guān)聯(lián)于查找角的輻射振幅的至少一個(gè)、關(guān)聯(lián)于查找角的輻射相和關(guān)聯(lián)于查找的輻射延時(shí)。在一些實(shí)施例中，nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)可以包括關(guān)聯(lián)于查找角的輻射振幅的至少一個(gè)、關(guān)聯(lián)于查找角的輻射相和關(guān)聯(lián)于查找的輻射延時(shí)。

在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)rf放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。調(diào)節(jié)至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)射頻(rf)放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。

另一方面，此處公開的發(fā)明構(gòu)思針對(duì)一種用于校準(zhǔn)天線陣列系統(tǒng)的方法。該方法可以包括，當(dāng)被部署在操作平臺(tái)上時(shí)，由處理器將所述天線陣列系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地從操作模式切換到校準(zhǔn)模式，并根據(jù)接收(rx)校準(zhǔn)子模式和發(fā)射(tx)校準(zhǔn)子模式中的至少一個(gè)來校準(zhǔn)天線元件陣列。在rx校準(zhǔn)子模式中，該方法可以包括，針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集的每個(gè)子集，處理器激活天線元件的該子集，而停用天線元件陣列中的天線元件的其他子集，使得nfp發(fā)射第一校準(zhǔn)信號(hào)，以及響應(yīng)于所述第一校準(zhǔn)信號(hào)，從天線元件陣列接收接收(rx)信號(hào)。所述rx信號(hào)與天線元件的被激活子集相關(guān)聯(lián)。該方法還可以包括處理器根據(jù)天線元件的被激活子集的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)以及在天線元件的被激活子集和nfp之間的至少一個(gè)傳播路徑長度來調(diào)節(jié)與天線元件的被激活子集相關(guān)聯(lián)的所述rx信號(hào)。該方法還可以包括處理器將關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的經(jīng)調(diào)節(jié)的rx信號(hào)與第一參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的被激活子集的至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)。在tx校準(zhǔn)子模式中，該方法可以包括，針對(duì)天線元件陣列中的天線元件的多個(gè)子集中的每個(gè)子集，處理器使得天線元件的子集發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)，以及響應(yīng)于所述第二校準(zhǔn)信號(hào)，從nfp接收第二rx信號(hào)。該方法還可以包括處理器根據(jù)天線元件的子集的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)以及在天線元件的子集和nfp之間的至少一個(gè)傳播路徑長度來調(diào)節(jié)第二rx信號(hào)。該方法還可以包括處理器將經(jīng)調(diào)節(jié)的第二rx信號(hào)與第二參考信號(hào)進(jìn)行比較，并根據(jù)經(jīng)調(diào)節(jié)的第二rx信號(hào)與第二參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于天線元件的子集的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)至少一個(gè)信號(hào)接收參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)rf放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至天線元件的被激活子集的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。調(diào)節(jié)至少一個(gè)信號(hào)發(fā)射參數(shù)可以包括(i)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)射頻(rf)放大器的至少一個(gè)信號(hào)振幅參數(shù)，(ii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)移相器的至少一個(gè)信號(hào)相位參數(shù)，或(iii)調(diào)節(jié)耦連至發(fā)射第二校準(zhǔn)信號(hào)的天線元件的子集的至少一個(gè)延時(shí)單元的至少一個(gè)信號(hào)延時(shí)參數(shù)。

附圖說明

結(jié)合附圖，此處公開的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例將從下列詳細(xì)描述中變得更完全理解，其中同樣的參考數(shù)字指代相同的元件，其中：

圖1是根據(jù)此處公開的發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的、能夠執(zhí)行原位校準(zhǔn)的陣列天線系統(tǒng)的框圖；

圖2示出了根據(jù)此處公開的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的、用于天線陣列系統(tǒng)的人造磁導(dǎo)體的示意圖；

圖3示出了光闌激發(fā)和相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖樣的實(shí)施例的方案；

圖4是例示了可操縱陣列中天線元件的相互耦合參數(shù)和各自的復(fù)雜的光闌激發(fā)之間的關(guān)系的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖5是根據(jù)此處公開的發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例的、例示了接收模式中校準(zhǔn)可操縱陣列的方法的流程圖；

圖6是例示了在天線陣列系統(tǒng)中nfp和天線元件之間電磁波傳播的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖7是根據(jù)此處公開的發(fā)明構(gòu)思的某些實(shí)施例的、例示了發(fā)射模式中校準(zhǔn)可操縱陣列的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述此處公開的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例之前，應(yīng)該注意的是，此處公開的發(fā)明構(gòu)思包括但不限于部件和電路的新穎結(jié)構(gòu)的組合，也不限于其具體的詳細(xì)配置。因此，為了不因?qū)Ρ绢I(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)而模糊本公開，部件和電路的結(jié)構(gòu)、方法、功能、控制和布置大部分已經(jīng)在附圖中通過具有此處描述的好處的易于理解的框圖表示和原理圖進(jìn)行了闡述，以便不會(huì)模糊具有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的本公開，所述結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易顯而易見的。進(jìn)一步地，此處公開的發(fā)明構(gòu)思不限于原理圖中描繪的具體的實(shí)施例，而應(yīng)該根據(jù)權(quán)利要求中的語言來解釋。

天線陣列可以采用可操縱的陣列(或可操縱的天線元件的陣列)來提高天線接收或發(fā)射性能。特別是，天線陣列系統(tǒng)可以采用關(guān)聯(lián)于不同的天線元件的信號(hào)或波的相長或相消干擾來生成期望的信號(hào)或波、波束。示例性地，相長或相消干擾可以例如通過調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于不同天線元件的相位或振幅參數(shù)來獲得。天線陣列系統(tǒng)可以包括，而不限于相控陣列天線系統(tǒng)或電子掃描陣列(esa)天線系統(tǒng)，諸如有源電子掃描陣列(aesa)天線系統(tǒng)。天線陣列系統(tǒng)可以被用作獨(dú)立的天線系統(tǒng)或可以是更大的天線系統(tǒng)的一部分。天線陣列系統(tǒng)可以被用于通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、(衛(wèi)星通信)傳感和/或雷達(dá)系統(tǒng)，諸如軍事雷達(dá)系統(tǒng)或氣象雷達(dá)系統(tǒng)、電子情報(bào)(elint)系統(tǒng)、電子計(jì)數(shù)器測(cè)量(ecm)系統(tǒng)、電子支援測(cè)量(esm)系統(tǒng)、目標(biāo)系統(tǒng)、生物或醫(yī)學(xué)微波成像系統(tǒng)或其他系統(tǒng)。系統(tǒng)中的aesa可以采用平面光闌(aperture)或非平面光闌，諸如圓柱形的、球形的、圓錐的或任意單一的或雙曲面以允許到運(yùn)載平臺(tái)表面，例如飛行器機(jī)身等的保角附接。

天線陣列系統(tǒng)一般在部署到操作平臺(tái)，例如飛行器、船只、車輛或任意其他平臺(tái)之前被校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程可以包括設(shè)置陣列天線的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)值，諸如天線元件關(guān)于彼此的相對(duì)相位和相對(duì)振幅值，例如，以獲得在天線陣列表面上的期望的相位和/或振幅分配。在部署之前的天線陣列的校準(zhǔn)可以包括調(diào)節(jié)各自的參數(shù)以優(yōu)化校準(zhǔn)環(huán)境中的天線陣列系統(tǒng)性能。然而，部署環(huán)境條件可能明顯不同于校準(zhǔn)環(huán)境條件，或可能隨時(shí)間而顯著變化。例如，校準(zhǔn)可能被執(zhí)行于室溫，而與操作平臺(tái)，例如飛行器相關(guān)聯(lián)的溫度可能隨時(shí)間而顯著變化。例如，在高海拔中，空氣溫度明顯低于室溫。而且，在部署環(huán)境中的其他的環(huán)境條件，例如濕度、大氣壓力、光照條件和/或振動(dòng)相對(duì)校準(zhǔn)環(huán)境也可以變化。

環(huán)境條件中的變化可以不同的方式影響天線陣列系統(tǒng)中的電氣和/或機(jī)械部件。例如，天線元件(或陣列天線的其他部件)的阻抗或介電常數(shù)可以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)環(huán)境條件的變化而改變。而且，環(huán)境條件的改變可改變?cè)?nèi)互耦參數(shù)。阻抗、介電常數(shù)、互耦

參數(shù)、或其他關(guān)聯(lián)于天線陣列系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)部件的參數(shù)可補(bǔ)償不足以提供期望的天線性能的被校準(zhǔn)的參數(shù)(例如相對(duì)相位或相對(duì)振幅值)。進(jìn)一步地，發(fā)展振幅、相位和延時(shí)的元件內(nèi)關(guān)系的trm中的有源電路也可被環(huán)境條件中的改變不利地影響。

當(dāng)天線陣列系統(tǒng)被部署在操作平臺(tái)上時(shí)，各自的天線元件可經(jīng)受“軟”或“硬”故障(failure)。“軟”故障的天線元件仍然可以操作(或運(yùn)行)但不根據(jù)預(yù)定義的或期望的規(guī)格。“軟”故障可能作為老化、環(huán)境誘發(fā)的壓力或其他因素的結(jié)果發(fā)生?！坝病惫收系奶炀€元件可以是完全地或?yàn)?zāi)難性地故障的天線元件，例如由于機(jī)械變形或電氣連接中的缺陷。該故障無論是“軟”的或“硬”的都會(huì)降低天線陣列系統(tǒng)的整體性能。

為了減輕性能退化崗位部署，例如，由于環(huán)境條件或部分或全部部件故障，天線陣列系統(tǒng)可以配置為執(zhí)行實(shí)時(shí)原位(即當(dāng)部署時(shí))校準(zhǔn)。天線陣列系統(tǒng)可以定期地或響應(yīng)于特定事件或條件而執(zhí)行原位校準(zhǔn)。在原位校準(zhǔn)期間，天線陣列可以調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)各自的參數(shù)，諸如關(guān)聯(lián)于各自的天線元件的相位或振幅參數(shù)，以消除或減輕任何潛在的性能退化。

在當(dāng)前的公開中，公開了任意光闌形狀的、配置為執(zhí)行原位校準(zhǔn)和各自原位校準(zhǔn)方法的天線陣列系統(tǒng)。該天線陣列系統(tǒng)和校準(zhǔn)方法可允許天線陣列性能退化的診斷或預(yù)兆的補(bǔ)救。例如，該天線陣列系統(tǒng)可以監(jiān)控接收或發(fā)射性能并響應(yīng)于被檢測(cè)到的性能的退化執(zhí)行校準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)可基于例如表明環(huán)境條件的實(shí)質(zhì)性變化的傳感器數(shù)據(jù)或基于天線元件的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)而預(yù)料(或預(yù)測(cè))性能退化，并響應(yīng)于該預(yù)測(cè)校準(zhǔn)天線陣列系統(tǒng)。

此處公開的發(fā)明構(gòu)思使能考慮場(chǎng)aesa系統(tǒng)，例如原位運(yùn)載平臺(tái)誘發(fā)的aesa性能失真、電子裝置老化和災(zāi)難性故障的持續(xù)預(yù)兆/診斷的監(jiān)控、環(huán)境誘發(fā)的應(yīng)力的操作參數(shù)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。此外，本發(fā)明使能“自我修復(fù)”，其中aesatrm被實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)trm性能退化和/或?yàn)?zāi)難性的故障。這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)最大化系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間(mtbf)、派遣能力和可用性來說至關(guān)重要。

參考圖1，天線陣列系統(tǒng)10包括可操縱陣列12、收發(fā)器14、陣列控制模塊16和一個(gè)或多個(gè)近場(chǎng)探針(nfp)18?？刹倏v陣列12包括多個(gè)天線元件20、多個(gè)移相器22、多個(gè)射頻(rf)放大器24(諸如可變?cè)鲆娣糯笃?vga))，和/或多個(gè)功率分離器26。收發(fā)器14包括塊上/下轉(zhuǎn)換器30、和數(shù)模/數(shù)模轉(zhuǎn)換器(adc/dac)32、和/或處理器34。陣列控制模塊16包括監(jiān)控模塊40、操作控制模塊42、和/或校準(zhǔn)控制模塊44。在更一般的實(shí)施例中，均勻激發(fā)的無源esa(pesa)可以省略可變的振幅或被固定的或可切換的數(shù)字衰減器代替。

多個(gè)天線元件20構(gòu)成陣列。天線元件20的陣列可以是一維(1-d)陣列、二維(2-d)陣列或三維(3-d)陣列。每個(gè)天線元件20可以充當(dāng)配置為接收、發(fā)射、同時(shí)接收和發(fā)射雙全工aesa、或在發(fā)射和接收射頻(rf)信號(hào)之間可選的單獨(dú)的天線。多個(gè)天線元件20耦連至形成包括移相器22和rf放大器24的饋送網(wǎng)絡(luò)的波束。盡管圖1示出了形成移相器22和rf放大器24的饋送網(wǎng)絡(luò)的單一波束，多個(gè)天線元件20可以耦連至一個(gè)以上的移相器22和rf放大器24的網(wǎng)絡(luò)。例如，多個(gè)天線元件20可以耦連至配置為充當(dāng)形成饋送網(wǎng)絡(luò)的接收(rx)波束(或形成饋送電路的rx波束)的移相器22和rf放大器24的第一網(wǎng)絡(luò)和配置為充當(dāng)形成饋送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射(tx)波束(或形成饋送電路的tx波束)的移相器22和rf放大器24的第二網(wǎng)絡(luò)。使用形成饋送網(wǎng)絡(luò)的rx和tx波束的并行配置允許rx和txaesa波束的獨(dú)立和同步的操縱。

在一些實(shí)施例中，延時(shí)單元可以例如代替(或結(jié)合)移相器22而被采用。換句話說，指向或在天線元件20上接收的rf信號(hào)可以根據(jù)多個(gè)延時(shí)值延時(shí)以便操控天線元件的陣列朝向特定方向。雖然移相器22可以精確地模擬關(guān)聯(lián)于不同天線元件20的窄到中帶寬信號(hào)到達(dá)時(shí)間(toa)的差異，移相器22對(duì)模擬超寬帶(uwb)信號(hào)的toa差異可能不會(huì)如此精確。然而，延時(shí)單元提供模擬窄到中帶寬信號(hào)或超寬帶(uwb)信號(hào)的toa差異的較高的精確度。延時(shí)單元可以用于形成饋送網(wǎng)絡(luò)的rx波束和/或形成饋送網(wǎng)絡(luò)的tx波束中。

形成饋送網(wǎng)絡(luò)的rx波束(或形成饋送電路的rx波束)可以是傳統(tǒng)的n路徑(n-way)饋送分配網(wǎng)絡(luò)。在形成饋送網(wǎng)絡(luò)的rx波束(或形成饋送電路的rx波束)中，功率組合器可以代替功率分離器26使用。每個(gè)天線元件20可以耦連至各自的移相器22或延時(shí)單元，和各自的rf放大器24。一旦接收到電磁波，天線元件20可以產(chǎn)生相應(yīng)的rf信號(hào)，接著被各自的移相器22或各自的延時(shí)單元相移或延時(shí)，并被各自的rf放大器24放大。功率組合器可以將來自多個(gè)天線元件20的rf信號(hào)總計(jì)為單一的累積rf信號(hào)，其接著被收發(fā)器14接收。在一些實(shí)施例中，收發(fā)器14可以直接連接到天線元件20、各自的移相器22(或延時(shí)單元)或各自的rf放大器24，例如，通過耦合器(圖1中未示出)。收發(fā)器可以從每個(gè)天線元件20接收分離的rf信號(hào)。

形成饋送網(wǎng)絡(luò)的tx波束(或形成饋送電路的tx波束)可以是傳統(tǒng)的n路徑饋送配電網(wǎng)。功率分離器26可以以不同的方式布置以在收發(fā)器14和天線元件20之間通信rf信號(hào)。功率分離器26可以被實(shí)現(xiàn)為定向耦合器。功率分離器26可以是有源或無源部件。每個(gè)天線元件20可以耦連至各自的移相器22或各自的延時(shí)單元，以及各自的rf放大器24。收發(fā)器14可以生成rf信號(hào)，其接著被功率分離器26分離為多個(gè)rf分離信號(hào)，其中每一個(gè)去往各自的天線元件20。在到達(dá)天線元件20之前，關(guān)聯(lián)于各自的天線元件20的每個(gè)rf分離信號(hào)可以被關(guān)聯(lián)于天線元件20的rf放大器24放大和被各自的移相器22或各自的延時(shí)單元相移或延時(shí)。接著天線元件20可以發(fā)射對(duì)應(yīng)于被放大和移相或延時(shí)的rf分離信號(hào)的電磁波。在一些實(shí)施例中，功率分離器26可以是可選的。

在一些實(shí)施例中，rf放大器24可以被實(shí)現(xiàn)為移相器22、延時(shí)單元、功率組合器或功率分離器26的部分。在一些實(shí)施例中，rf放大器24可以布置在移相器22或延時(shí)單元之前或之后。在一些實(shí)施例中，可操縱天線陣列12可以被實(shí)現(xiàn)為平衡對(duì)蹱vivaldi陣列(bava)或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他陣列光闌。在一些實(shí)施例中，可操縱天線陣列12可以是aesa。在一些實(shí)施例中，天線元件20可以是被布置為形成雙極化陣列的雙極化天線元件或線極化的天線元件。雙極化陣列可以配置為接收或發(fā)射橢圓極化信號(hào)、圓極化信號(hào)、或其他雙極化信號(hào)。

天線陣列系統(tǒng)10包括布置在天線元件20的陣列附近的且配置為發(fā)射或接收rf信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)nfp(或校準(zhǔn)天線)18。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)10可以包括單一的nfp18。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)10可以包括多個(gè)nfp18。多個(gè)nfp18可以被布置在天線元件20的陣列的周圍(在其附近)。nfp18的一些可以根據(jù)不同的取向來布置。例如，一個(gè)nfp18可以取向?yàn)榇怪庇诹硪粋€(gè)nfp18。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)nfp18是雙極化校準(zhǔn)天線。在一些實(shí)施例中，nfp18可以是具有布置在極為貼近并且正交于彼此以便支持雙極化的至少一對(duì)nfp18的線性極化的天線。在天線陣列系統(tǒng)10校準(zhǔn)期間，nfp18可以發(fā)射rf信號(hào)，而天線元件20的陣列可以充當(dāng)接收器，或天線元件20的陣列可以發(fā)射rf信號(hào)而nfp18可以充當(dāng)接收器。

支持雙極化可能被天線陣列系統(tǒng)10的地平面(圖1中未示出)所阻礙。天線陣列系統(tǒng)10可以包括為天線陣列元件20提供常見的電接地的地平面和可操縱陣列12的電子元件。地平面可以緊鄰雙極化的nfp18。像這樣，地平面能夠干擾雙極化的電磁波在nfp18和天線元件20的陣列之間行進(jìn)并能夠使其難以維持水平極化(例如基于麥克斯韋方程式的邊界條件)。為了克服地平面對(duì)雙極化的電磁波在nfp18和天線元件20之間行進(jìn)產(chǎn)生的不期望的影響，天線陣列系統(tǒng)10可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)人造的(或合成的)磁導(dǎo)體(amc)或至少一個(gè)扼流圈。

參照?qǐng)D2，例示了人造磁導(dǎo)體100的側(cè)視圖110和頂視圖120的示意圖。圖2中示出的人造磁導(dǎo)體100被實(shí)現(xiàn)為電磁帶隙(ebg)結(jié)構(gòu)。然而，其他類型的人造磁導(dǎo)體也被本公開所考慮。人造磁導(dǎo)體100包括多個(gè)平面金屬碎片(patch)105。每個(gè)金屬碎片105耦連至具有各自的金屬腳103的天線陣列系統(tǒng)10的地平面11。在共振時(shí)，金屬碎片105起到類似具有電容阻抗的、耦連在不同的金屬碎片105和對(duì)地的并聯(lián)電容之間的電容的作用，而金屬腳103起到類似電感器的作用，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟髯缘慕饘偎槠?05和地平面11之間創(chuàng)建了分路阻抗。

在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)nfp18可以被布置在并且耦連至人造磁導(dǎo)體100的金屬碎片上。在共振狀態(tài)中，面向nfp18的金屬碎片105的表面起到類似開路的作用。而地平面11將平行于其平面的電場(chǎng)部件的大小減弱到零(或接近零)，布置在nfp18和地平面11之間的人造磁導(dǎo)體100減輕了地平面11的該影響，并因此增強(qiáng)了平行于地平面11的電場(chǎng)部件的nfp接收。換句話說，人造磁導(dǎo)體100允許位于其上的nfp18比位于地平面11上的nfp18更有效地接收平行于地平面11的電磁場(chǎng)部件。這樣，人造磁導(dǎo)體100提高了天線元件20的陣列和耦連至人造磁導(dǎo)體100的nfp18之間的總計(jì)信噪比(snr)，而沒有必要增加傳輸功率。該提高通常在天線元件20的陣列正在發(fā)射并且nfp18正在接收時(shí)或當(dāng)nfp18正在發(fā)射并且天線元件20的陣列正在接收時(shí)的情況下獲得。因此，人造磁導(dǎo)體100通過減輕對(duì)天線陣列系統(tǒng)10的地平面11的影響來允許支持雙極化的可操縱陣列12的有效和精確的校準(zhǔn)。

在一些實(shí)施例中，人造磁導(dǎo)體100可以被布置在天線元件20的陣列和地平面11之間。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)10中可以采用多個(gè)人造磁導(dǎo)體100。例如，各自的人造磁導(dǎo)體100可以被布置在每個(gè)nfp18和地平面11之間，并且額外的人造磁導(dǎo)體100可以被布置在天線元件20的陣列和地平面11之間。與使用與天線元件20的陣列和nfp18之一相關(guān)聯(lián)的這種人造磁導(dǎo)體100相比，使用與nfp18和天線元件20的陣列相關(guān)聯(lián)的人造磁導(dǎo)體100可以進(jìn)一步提高天線元件20的陣列和nfp18之間的snr。然而，在天線元件20的陣列和地平面11之間引入人造磁導(dǎo)體100增加了可操縱陣列12的架構(gòu)的復(fù)雜性。

在一些實(shí)施例中，可以采用扼流圈來代替人造磁導(dǎo)體100。具體地，可以在nfp18和地平面11和/或在天線元件20的陣列和地平面11之間布置一個(gè)或多個(gè)扼流圈。類似人造磁導(dǎo)體，扼流圈允許天線元件20的陣列和nfp18之間的雙極化電磁波的改進(jìn)的接收。在一些實(shí)施例中，可以采用與nfp18和天線元件20的陣列相關(guān)聯(lián)的扼流圈和人造磁導(dǎo)體100的組合。當(dāng)使用人造磁導(dǎo)體100或扼流圈時(shí)，nfp18可以被布置為與天線元件20的陣列的平面呈直線(或在同一水平面上)或可以被布置在天線元件20的陣列的平面的一個(gè)偏距上。

重新參照?qǐng)D1，天線陣列系統(tǒng)10包括收發(fā)器14。收發(fā)器14可以半雙工或全雙工配置操作為只是接收器、只是發(fā)射器或接收器和發(fā)射器兩者。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)10可以包括多個(gè)收發(fā)器14。在一些實(shí)施例中，收發(fā)器14可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)rf集成電路或模塊。收發(fā)器14可以被實(shí)現(xiàn)為硬線連接的電路、專用集成電路(asic)、可編程邏輯設(shè)備、可操作處理器或其組合。

收發(fā)器14包括塊上/下轉(zhuǎn)換器30、數(shù)模轉(zhuǎn)換器/數(shù)模轉(zhuǎn)換器(adc/dac)32和/或處理器34。收發(fā)器14可以發(fā)射rf信號(hào)到可操縱陣列12，或從可操縱陣列12接收rf信號(hào)。塊上/下轉(zhuǎn)換器30可以將去往可操縱陣列12的信號(hào)向上轉(zhuǎn)換至更高的頻段或?qū)目刹倏v陣列12接收的rf信號(hào)向下轉(zhuǎn)換至基帶。adc/dac32可以將塊上/下轉(zhuǎn)換器30輸出的模擬基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，或可以將從處理器34接收的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)天線元件20可以與各自的塊上/下轉(zhuǎn)換器30和adc/dac32相關(guān)聯(lián)。在該實(shí)施例中，功率分離器26或功率組合器可以配置為操作在模擬中間頻率(if)或數(shù)字位流。處理器34可以配置為控制可操縱陣列12，例如，通過在不同的模式之間轉(zhuǎn)換可操縱陣列12。通?？刹倏v陣列12或天線陣列系統(tǒng)10可以根據(jù)操作模式或校準(zhǔn)模式來操作。操作和校準(zhǔn)模式的每一個(gè)可以包括接收(rx)子模式和發(fā)射(tx)子模式。這些模式和子模式將在下文進(jìn)一步詳細(xì)討論。處理器34可以確定天線陣列系統(tǒng)10何時(shí)操作在這些模式或各自的子模式中的任意一個(gè)并使得天線陣列系統(tǒng)10在這些模式和各自的子模式之間轉(zhuǎn)換。

陣列控制模塊16可以是操作在計(jì)算機(jī)平臺(tái)或處理器34、asic、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、可編程邏輯設(shè)備、硬件電路或其組合上的軟件模塊。陣列控制模塊16可以包括監(jiān)控模塊40、校準(zhǔn)控制模塊42和操作控制模塊44。監(jiān)控模塊40可以配置為在操作模式和校準(zhǔn)模式之間轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以監(jiān)控時(shí)鐘并使得根據(jù)預(yù)定的時(shí)間表或基于一個(gè)或多個(gè)被檢測(cè)到的事件來在兩個(gè)模塊之間周期性地轉(zhuǎn)換(例如通過發(fā)送指令命令到不同的部件)。在操作模式期間，操作控制模塊44可以控制可操縱陣列12，例如，通過在各自的rx和tx子模式之間轉(zhuǎn)換和/或通過控制與移相器22、延時(shí)單元和/或rf放大器24相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。在校準(zhǔn)模式期間，校準(zhǔn)控制模塊42可以控制可操縱陣列12和nfp18。在一些實(shí)施例中，操作控制模塊44和校準(zhǔn)控制模塊42可以被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)模塊。

在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為監(jiān)控可操縱陣列12的“健康”。監(jiān)控模塊40可以耦連至嗅探(sniffing)電路或嗅探連接，例如連接15，并可以接收表明可操縱陣列12的一個(gè)或多個(gè)部件的“健康”的測(cè)量值。連接15可以被實(shí)現(xiàn)為用于功率檢測(cè)的rf定向耦合器。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，連接15可以包括用于相位監(jiān)控的相位檢測(cè)器、用于延時(shí)測(cè)量的定時(shí)電路或用于功率檢測(cè)的高阻抗探針。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，監(jiān)控模塊40可以耦連至直流(dc)或電壓測(cè)量電路(圖1中未示出)中的至少一個(gè)。直流測(cè)量電路可以配置為測(cè)量移相器22或延時(shí)單元中使用的功率以推斷該移相器22或延時(shí)單元所提供的各自的功率量。直流測(cè)量電路可以被集成在移相器22或延時(shí)單元中，或可以是不同的部分。在一些實(shí)施例中，直流測(cè)量電路可以配置為監(jiān)控提供給rf放大器24的或移相器22內(nèi)或延時(shí)單元內(nèi)的放大部件的電流。通常，電流測(cè)量電路可以是能夠檢測(cè)關(guān)聯(lián)于信號(hào)的功率、電流或電壓水平的電子部件。射頻功率檢測(cè)電路可以配置為測(cè)量各自的天線元件20上的功率并向監(jiān)控模塊40提供測(cè)量信號(hào)或數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，射頻功率檢測(cè)電路可以是耦連至關(guān)聯(lián)于各自的天線元件20的位置的射頻耦合裝置。

監(jiān)控模塊40可以將測(cè)量的或推斷的功率值與不同天線元件各自的期望功率(或振幅)進(jìn)行比較。監(jiān)控模塊40可以耦連至配置為測(cè)量關(guān)聯(lián)于每個(gè)天線元件20的相對(duì)相位(或相對(duì)延時(shí))的一個(gè)或多個(gè)相位(或延時(shí))驗(yàn)證電路。監(jiān)控模塊40可以接著將針對(duì)每個(gè)天線元件20測(cè)量的相對(duì)相位(或延時(shí))與各自的期望相移(或延時(shí))值相比較，例如操作模塊44(或校準(zhǔn)控制模塊42)提供的相移(或延時(shí))值。

在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為監(jiān)控天線元件20和/或各自的電路元件，例如rf放大器24、移相器22和/或延時(shí)單元的操作“健康”，例如，當(dāng)可操縱陣列在操作模式中時(shí)。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為在操縱陣列12處在校準(zhǔn)模式中時(shí)監(jiān)控天線元件20和/或各自的部件的操作“健康”。在一些實(shí)施例中，響應(yīng)于可操縱陣列12或其一個(gè)或多個(gè)部件的“健康”評(píng)估，監(jiān)控模塊40可以配置為在操作和校準(zhǔn)模式之間轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施例中，響應(yīng)于各自的“健康”評(píng)估，監(jiān)控模塊40可以永久地或臨時(shí)地停用或關(guān)閉(或命令操作控制模塊44或校準(zhǔn)控制模塊停用)一個(gè)或多個(gè)天線元件20。例如，一旦檢測(cè)到持久的或重大的“健康”退化(諸如基于所測(cè)量的健康參數(shù))，監(jiān)控模塊40可以使得停用天線元件20。

在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為當(dāng)在操作模式中時(shí)持續(xù)地監(jiān)控可操縱陣列12的總計(jì)的“健康”，并定期地或一旦在可操縱陣列12的總計(jì)的健康中檢測(cè)到矛盾則發(fā)起診斷的或預(yù)兆的進(jìn)程。在診斷的或預(yù)兆的進(jìn)程中，監(jiān)控模塊40可以配置為分別地評(píng)估每個(gè)天線元件20的健康，例如，核查任何“軟”或“硬”故障的天線元件。診斷的或預(yù)兆的進(jìn)程可以在校準(zhǔn)模式期間執(zhí)行。

操作控制模塊44可以配置為在操作系統(tǒng)任務(wù)階段(或操作模式)期間控制可操縱陣列12。操作控制模塊44可以配置為提供相移(或延時(shí))命令到移相器或延時(shí)單元，和/或提供振幅(或功率)加權(quán)命令到rf放大器24，例如，通過命令行13。相移命令(或值)和振幅(或功率)加權(quán)命令(或值)可以被存儲(chǔ)于天線陣列系統(tǒng)10的存儲(chǔ)器(圖1中未示出)中。操作控制模塊44可以配置為例如基于波束指向角參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、頻率參數(shù)為不同的天線元件20選擇適當(dāng)?shù)南嘁?或延時(shí))值或振幅(或功率)加權(quán)值。在一些實(shí)施例中，操作控制模塊44可以使用查找表來為給定的波束指向角確定一組相移(或延時(shí))命令或振幅(或功率)加權(quán)命令。在一些實(shí)施例中，操作控制模塊44還可以使得發(fā)射rf信號(hào)以被提供到可操縱陣列12，或使得從可操縱陣列12接收的信號(hào)被處理。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40、操作控制模塊44和校準(zhǔn)控制模塊42的部分可以存在于集成到trmrfic的數(shù)字存儲(chǔ)器中以便如具體的系統(tǒng)要求所命令的最佳地劃分?jǐn)?shù)字架構(gòu)以最優(yōu)化數(shù)字總線速度、波束命令時(shí)間延遲、電路復(fù)雜性等。

在校準(zhǔn)模式期間，校準(zhǔn)控制模塊42可以配置為使用在nfp18和天線元件20的陣列之間包含發(fā)射和/或接收rf信號(hào)的回環(huán)輻射校準(zhǔn)程序來調(diào)節(jié)和/或重置可操縱陣列12的參數(shù)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)模式可以包括rx校準(zhǔn)子模式和tx校準(zhǔn)子模式中的至少一個(gè)。在rx校準(zhǔn)子模式中，天線元件20的陣列可以配置為充當(dāng)接收器而nfp18可以配置為充當(dāng)發(fā)射器。在該子模式中，校準(zhǔn)控制模塊42可以(1)使得nfp18發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)，(2)從可操縱陣列12獲得各自的接收(rx)信號(hào)，(3)比較所述rx信號(hào)與參考信號(hào)(或比較各自的參數(shù))，以及(4)基于該比較調(diào)節(jié)可操縱陣列12的接收參數(shù)。在tx校準(zhǔn)子模式中，天線元件20的陣列可以配置為充當(dāng)發(fā)射器而nfp18可以配置為充當(dāng)接收器。在該子模式中，校準(zhǔn)控制模塊42可以(1)使得至少一個(gè)天線元件20發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)，(2)從nfp18獲得一個(gè)或多個(gè)各自的接收(rx)信號(hào)，(3)比較所述一個(gè)或多個(gè)rx信號(hào)與參考信號(hào)(或比較各自的參數(shù))，以及(4)基于該比較調(diào)節(jié)可操縱陣列12的發(fā)射參數(shù)。

參照?qǐng)D3，例示了關(guān)聯(lián)于可操縱陣列的光闌激發(fā)210的繪圖和相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖樣220。具體地，光闌激發(fā)繪圖210示出了光闌激發(fā)振幅的2-d空間分布。在2-d天線陣列中，該振幅分布可以表示與2-d天線陣列中的不同天線元件相關(guān)聯(lián)的相對(duì)激發(fā)信號(hào)振幅。遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖樣繪圖220表示與光闌激發(fā)繪圖210中示出的光闌激發(fā)相對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)的振幅的2-d空間分布。如圖3所例示的，遠(yuǎn)場(chǎng)(或近場(chǎng))輻射圖樣可以依據(jù)光闌激發(fā)的傅里葉變換計(jì)算。盡管圖3只示出了光闌激發(fā)和相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)的空間振幅分布，但光闌激發(fā)和相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)可以用相位分布表征。

在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊可以使用給定的光闌激發(fā)(或在不同的天線元件中使用各自的相對(duì)振幅和相對(duì)相位)作為校準(zhǔn)進(jìn)程中的參考。換句話說，與不同天線元件20相關(guān)聯(lián)的rx信號(hào)的相對(duì)振幅和相對(duì)相位可以分別與預(yù)定義的光闌激發(fā)的相對(duì)振幅和相對(duì)相位進(jìn)行比較。

參照?qǐng)D4，例示了可操縱陣列12的互耦參數(shù)305和各自的已實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的光闌激發(fā)310之間的關(guān)系。可操縱陣列12的光闌激發(fā)310可以來自于各自的s參數(shù)305的測(cè)量。而且，遠(yuǎn)場(chǎng)(或近場(chǎng))輻射圖樣可以源自給出參照?qǐng)D3所討論的光闌激發(fā)和遠(yuǎn)場(chǎng)(或近場(chǎng))之間的關(guān)系的s參數(shù)。如在文獻(xiàn)中通常所知的，輻射元件或可操縱陣列12(例如aesa)之間的互耦在數(shù)學(xué)上可以表示成s參數(shù)矩陣。s參數(shù)305作為nfp18和可操縱陣列12的輻射元件的不同配置之間的互耦參數(shù)基本上由收發(fā)器14直接測(cè)量?？刹倏v陣列12的輻射元件的任何阻抗失配影響互耦參數(shù)的振幅和相位兩者。s參數(shù)305隨著相移(或延時(shí))和與可操縱陣列12的不同天線元件20相關(guān)聯(lián)的振幅的變化而變化，并且同樣地，收發(fā)器14可以在調(diào)節(jié)相移(或延時(shí))參數(shù)或與天線元件20相關(guān)聯(lián)的振幅參數(shù)之后重新測(cè)量互耦參數(shù)。在一些實(shí)施例中，在本公開中所描述的校準(zhǔn)方法不需要測(cè)量可操縱陣列12的s參數(shù)305。在一些妨礙中，隨著硬件復(fù)雜度的增加，整套的s參數(shù)由收發(fā)器14測(cè)量。

參照?qǐng)D5，以及在一個(gè)實(shí)施例中，描述了rx校準(zhǔn)子模式中校準(zhǔn)天線陣列系統(tǒng)(例如天線陣列系統(tǒng)10)的方法400。在一些實(shí)施例中，如上文參照?qǐng)D2所描述的，天線陣列系統(tǒng)可以支持雙極化并且可以包括至少一個(gè)扼流圈和/或至少一個(gè)人造磁導(dǎo)體。校準(zhǔn)方法400包括，當(dāng)部署在操作平臺(tái)上時(shí)，天線陣列系統(tǒng)從操作模式切換到校準(zhǔn)模式(步驟402)，由nfp發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)(步驟404)，激活可操縱陣列的天線元件(步驟406)，以及接收各自的rx信號(hào)(步驟408)。方法400還包括基于至少一個(gè)天線元件的一個(gè)或多個(gè)輻射圖樣參數(shù)、nfp的一個(gè)或多個(gè)輻射圖樣參數(shù)或在天線元件和nfp之間的至少一個(gè)路徑長度來調(diào)節(jié)rx信號(hào)(步驟410)。方法400包括將所述rx信號(hào)與參考信號(hào)比較(步驟412)，并根據(jù)該比較來調(diào)節(jié)至少一個(gè)接收參數(shù)(步驟414)。方法400包括針對(duì)天線元件的不同子集重復(fù)步驟404-414(判定塊416)并針對(duì)不同的nfp重復(fù)步驟404-416(判定塊418)。方法400代表操縱陣列在校準(zhǔn)程序和nfp發(fā)射期間充當(dāng)接收器的接收校準(zhǔn)方法。方法400可以被陣列控制模塊16執(zhí)行。陣列控制模塊16可以被實(shí)現(xiàn)為硬件模塊、固件模塊、軟件模塊或其組合。在一些實(shí)施例中，陣列控制模塊16可以被實(shí)現(xiàn)為具有在trmrfic的數(shù)字電路/存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)的模塊30、32和34的部分的分布式數(shù)字架構(gòu)。在該實(shí)施例中，方法400的一個(gè)或多個(gè)步驟可以由trmrfic的數(shù)字電路/存儲(chǔ)器執(zhí)行。

參考圖1和5，方法400可以包括當(dāng)監(jiān)控模塊40被部署在操作平臺(tái)上時(shí)其將天線陣列系統(tǒng)10(或可操縱陣列12)從操作模式轉(zhuǎn)換到校準(zhǔn)模式。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為在操作模式和校準(zhǔn)模式之間周期性切換。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為監(jiān)控操縱陣列12的健康以及一旦檢測(cè)到諸如操縱陣列12或其部件的健康退化的情況或事件，則切換到校準(zhǔn)模式。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為一旦檢測(cè)到天線陣列系統(tǒng)10閑置(例如既不接收也不發(fā)射)則發(fā)起校準(zhǔn)模式。切換到(或發(fā)起)校準(zhǔn)模式可以包括監(jiān)控模塊40發(fā)送指示或命令(或移交控制)到校準(zhǔn)控制模塊42。在一些實(shí)施例中，切換步驟402是可選的。例如，如果天線陣列系統(tǒng)10已經(jīng)在校準(zhǔn)模式中，則校準(zhǔn)控制模塊42可以在步驟404開始方法400。

方法400可以包括校準(zhǔn)控制模塊42使得nfp18發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)(步驟404)。校準(zhǔn)控制模塊42可以經(jīng)由連接線17發(fā)送rf校準(zhǔn)信號(hào)到nfp18。在一些實(shí)施例中，連接線17可以是雙向的。在天線陣列系統(tǒng)10包括多個(gè)nfp18的情況下，校準(zhǔn)控制模塊42可以選擇nfp18中的一個(gè)來發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)。校準(zhǔn)控制模塊42每次可以選擇一個(gè)nfp18并使得nfp18繼續(xù)地發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)。響應(yīng)于接收到rf校準(zhǔn)信號(hào)，nfp18可以生成并發(fā)射相應(yīng)的電磁波以被可操縱陣列12接收。該電磁波可以是線極化的或雙極化的。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以使得多個(gè)nfp18同時(shí)發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)(或不同的rf校準(zhǔn)信號(hào))。

方法400可以包括校準(zhǔn)控制模塊42激活多個(gè)天線元件20中的一個(gè)而停用(或關(guān)閉)其他的天線元件20(步驟406)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以順序激活不同的天線元件20，每次一個(gè)。換句話說，校準(zhǔn)控制模塊42可以反復(fù)地使得nfp18發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)并每次激活不同的天線元件20而停用余下的天線元件20。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以配置為順序激活天線元件20的子集，每次一個(gè)。換句話說，考慮到n個(gè)預(yù)定義的天線元件20的子集，校準(zhǔn)控制模塊可以反復(fù)地使得nfp18發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)并在每次反復(fù)中激活天線元件20的單獨(dú)的子集。例如，校準(zhǔn)控制模塊42可以順序激活四個(gè)或任意其他數(shù)目的鄰近的天線元件20的塊(或集群)，每次一個(gè)塊(或一個(gè)集群)。被激活的天線元件20可以接收nfp18所發(fā)射的電磁波。在一些實(shí)施例中，激活天線元件20的子集的步驟是可選的。例如，所有的天線元件20可以被激活或默認(rèn)處于活動(dòng)模式。

方法400包括可操縱陣列12響應(yīng)于rf校準(zhǔn)信號(hào)的發(fā)射接收接收(rx)信號(hào)(步驟408)。具體地，被激活的天線元件20可以響應(yīng)于rf校準(zhǔn)信號(hào)被nfp18所發(fā)射而接收rf信號(hào)，其可以經(jīng)歷由與被激活的天線元件20相關(guān)聯(lián)的移相器(或延時(shí)單元)22、rf放大器24和/或功率組合器進(jìn)行處理以形成被收發(fā)器14接收的單個(gè)rx信號(hào)。在一些實(shí)施例中，收發(fā)器14可以例如經(jīng)由耦合器分別連接到每個(gè)天線元件20，并且因此可從每個(gè)天線元件20接收獨(dú)立的rx信號(hào)。在該實(shí)施例中，多個(gè)(或全部的)天線元件20可以主動(dòng)同時(shí)接收校準(zhǔn)信號(hào)。

方法400包括校準(zhǔn)控制模塊42使用nfp的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)、接收天線元件的至少一個(gè)輻射圖樣參數(shù)和/或與nfp18和接收天線元件20之間的傳播路徑相關(guān)聯(lián)的路徑長度參數(shù)來調(diào)節(jié)rx信號(hào)。nfp和天線元件20的輻射圖樣參數(shù)以及分離nfp18和多個(gè)天線元件20的距離可以不同地影響在不同天線元件20處接收的rf信號(hào)的振幅和相位。調(diào)節(jié)rx信號(hào)允許考慮該參數(shù)對(duì)rx信號(hào)的影響。具體地，校準(zhǔn)控制模塊42可以配置為消除(或減輕)nfp18和天線元件20的輻射圖樣對(duì)不同的天線元件20接收的rx信號(hào)的相對(duì)影響以及傳播路徑長度對(duì)其的相對(duì)影響。通過消除該影響，校準(zhǔn)控制模塊42可以校準(zhǔn)可操縱陣列12以糾正在不同的天線元件和相應(yīng)的電氣/電子部件(例如移相器、延時(shí)單元、rf放大器、功率組合器和/或功率分離器)的性能或特性之間的任何差異而不會(huì)引起新的關(guān)于校準(zhǔn)模式的差異。換句話說，在校準(zhǔn)期間由于nfp18和天線元件20的相對(duì)位置和nfp18和天線元件20的輻射特征所引入的任何相對(duì)相移和/或相對(duì)振幅衰減都能夠被消滅。

參考圖6以及在一個(gè)實(shí)施例中，與nfp18和天線元件20相關(guān)聯(lián)的輻射圖樣和路徑長度對(duì)在不同天線元件20上接收的rf信號(hào)的影響經(jīng)由在nfp18和天線元件20之間的電磁波傳播的圖示來闡明?？紤]到nfp18的發(fā)射輻射圖樣519，由該nfp18生成的電磁波501的振幅和相位根據(jù)各自的發(fā)射查找角θ變化。而且，天線元件20的接收輻射圖樣520根據(jù)接收查找角α控制該天線元件20所接收的rf信號(hào)的振幅和相位。此外，nfp18生成的電磁波501的振幅和相位依賴于波所行進(jìn)的距離。換句話說，天線元件20所接收的rf信號(hào)的振幅和/或相位依賴于分隔該天線元件和發(fā)射nfp18的距離505。因?yàn)樘炀€元件20可以在距離發(fā)射nfp18不同的距離上，傳播路徑長度可以在不同的天線元件20上接收的rf信號(hào)中引入相對(duì)相移和/或相對(duì)振幅衰減(例如彼此之間)。

由nfp18的輻射圖樣、天線元件20的輻射圖樣引入的相移(或延時(shí))和/或振幅衰減，和/或路徑長度可以是基于不同的nfp-天線元件對(duì)之間的距離和查找角和/或基于單獨(dú)的nfp18和單獨(dú)的天線元件20的輻射圖樣所預(yù)計(jì)算的(或預(yù)確定的)。該相移(或延時(shí))值和振幅衰減值可以被存儲(chǔ)于天線陣列系統(tǒng)10的存儲(chǔ)器中。在一些實(shí)施例中，由nfp的輻射圖樣、天線元件的輻射圖樣所引入的相移(或延時(shí))和/或振幅衰減或路徑長度可以動(dòng)態(tài)地并實(shí)時(shí)地或“在運(yùn)行中(onthefly)”被反復(fù)地計(jì)算。盡管圖6中示出了輻射圖樣519和520的特定例子，依賴于nfp18和天線元件20的電磁特征，該輻射圖樣可以分別是其他形狀。而且，輻射圖樣520可以基于陣列中各自的天線元件20的位置而改變(例如在陣列的中心，在陣列的邊緣的中間，或在陣列的拐角)。

重新參考圖1、5和6，校準(zhǔn)控制模塊42可以基于與發(fā)射nfp18和接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的輻射圖樣參數(shù)或該nfp18和天線元件20之間的路徑長度來調(diào)節(jié)rx信號(hào)或參考信號(hào)。例如，對(duì)于與發(fā)射nfp18和接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的rx信號(hào)，校準(zhǔn)控制模塊42可以從rx信號(hào)中減去由于該nfp的輻射圖樣、該天線元件的輻射圖樣、或nfp18和天線元件20之間的傳播路徑長度而引入的相對(duì)相移、相對(duì)相延遲(或延時(shí))或相對(duì)振幅衰減。在一些實(shí)施例中，處理器34可以在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后在數(shù)字領(lǐng)域調(diào)節(jié)rx信號(hào)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以通過應(yīng)用相移(或延時(shí))值到與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的移相器(或延時(shí)單元)22和應(yīng)用振幅衰減值到與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的rf放大器24來調(diào)節(jié)rx信號(hào)。像這樣，rx信號(hào)在收發(fā)器14上被接收時(shí)已經(jīng)被調(diào)節(jié)過。在收發(fā)器14配置為同步地接收與接收天線元件相關(guān)聯(lián)的多個(gè)rx信號(hào)的情況下，校準(zhǔn)控制模塊42可以基于各自的輻射圖樣參數(shù)和各自的路徑長度參數(shù)調(diào)節(jié)每個(gè)rx信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)步驟410是可選的。例如，多個(gè)nfp18可以被布置在天線元件20的陣列附近不同的位置，并且單獨(dú)的nfp18可以與天線元件20的每個(gè)各自的子集(或塊)一同使用，使得(nfp18和天線元件20的)輻射圖樣和路徑長度的影響對(duì)不同的天線元件20是大體上相等的。

方法400包括校準(zhǔn)控制模塊42將rx信號(hào)與各自的參考信號(hào)進(jìn)行比較(步驟412)。比較rx信號(hào)與各自的參考信號(hào)可以包括比較rx信號(hào)的參數(shù)(諸如相位和振幅)與參考信號(hào)的相應(yīng)參數(shù)。在一些實(shí)施例中，比較rx信號(hào)與參考信號(hào)可以包括確定在rx信號(hào)和參考信號(hào)之間加權(quán)的相移和相對(duì)振幅。在一些實(shí)施例中，參考信號(hào)可以是rf校準(zhǔn)信號(hào)的版本。在一些實(shí)施例中，參考信號(hào)可以是由另一個(gè)天線元件20(或天線元件的另一個(gè)塊)所接收的另一個(gè)rx信號(hào)。

在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以將步驟410中的調(diào)節(jié)應(yīng)用于參考信號(hào)(或其參數(shù))而非將其應(yīng)用于rx信號(hào)。換句話說，如由于輻射圖樣和傳播路徑長度而在rx信號(hào)中引入的那些，類似的相移(或延時(shí))和/或振幅衰減可以在步驟412的比較過程之前被引入或引進(jìn)到各自的參考信號(hào)中。

方法400可以包括校準(zhǔn)控制模塊42基于rx信號(hào)與參考信號(hào)之間的比較來調(diào)節(jié)至少一個(gè)接收參數(shù)(步驟414)。例如，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)移相器(或延時(shí)單元)20的至少一個(gè)相移(或延時(shí))值，或可以調(diào)節(jié)與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)rf放大器24的至少一個(gè)振幅(或功率)衰減/放大值。給定rx信號(hào)和各自的參考信號(hào)之間所確定的相位(或延時(shí))差，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的移相器22(或延時(shí)單元)以糾正該相位差。此外，給定rx信號(hào)和各自的參考信號(hào)之間所確定的振幅(或功率)差，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與接收天線元件20相關(guān)聯(lián)的rf放大器24以糾正該振幅/功率差。

在一些實(shí)施例中，其中校準(zhǔn)控制模塊42配置為每次激活一個(gè)天線元件20(或天線元件的子集/塊)，校準(zhǔn)控制模塊42可以通過激活新的天線元件20(或天線元件的新的塊/子集)來重復(fù)步驟404-414(判定塊416)。該重復(fù)可以是可選的。例如，如果所有的天線元件20同時(shí)被激活，各自的接收參數(shù)可以同時(shí)被調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，在每次重復(fù)中校準(zhǔn)控制模塊42可以使用不同的發(fā)射nfp18來重復(fù)步驟404到414(判定塊418)。該重復(fù)或某些步驟可以是可選的。例如，依賴于校準(zhǔn)過程。例如，單個(gè)發(fā)射nfp18可以被用于校準(zhǔn)操縱陣列12。

圖5中的流程圖例示了接收校準(zhǔn)方法的一些實(shí)施例。例如，如上所述，步驟402、406和410以及判定塊416和418可以是可選的。例如以及在某些實(shí)施例中，所有的天線元件20可以同時(shí)被激活，相應(yīng)的rx信號(hào)(每個(gè)與各自的天線元件相關(guān)聯(lián))可以與參考信號(hào)進(jìn)行比較，并且與不同的天線元件20相關(guān)聯(lián)的接收參數(shù)可以被同時(shí)調(diào)節(jié)。

參照?qǐng)D7，校準(zhǔn)在tx校準(zhǔn)子模式中的天線陣列系統(tǒng)(例如天線陣列系統(tǒng)10)的方法600包括當(dāng)被部署在操作平臺(tái)上時(shí)將天線陣列系統(tǒng)從操作模式切換到校準(zhǔn)模式(步驟602)，通過天線元件的子集發(fā)射校準(zhǔn)信號(hào)(步驟604)，以及使用一個(gè)或多個(gè)nfp接收一個(gè)或多個(gè)rx信號(hào)(步驟606)。方法600還包括基于天線元件的子集的一個(gè)或多個(gè)輻射圖樣參數(shù)、一個(gè)或多個(gè)nfp18的一個(gè)或多個(gè)輻射圖樣參數(shù)或一個(gè)或多個(gè)nfp18和天線元件的子集之間的一個(gè)或多個(gè)路徑長度來調(diào)節(jié)至少一個(gè)rx信號(hào)(步驟608)。方法600還包括比較一個(gè)或多個(gè)rx信號(hào)與參考信號(hào)(步驟610)，以及根據(jù)該比較調(diào)節(jié)至少一個(gè)發(fā)射參數(shù)(步驟612)。方法600還包括針對(duì)天線元件的不同子集重復(fù)步驟604-612(判定塊614)。方法600代表發(fā)射校準(zhǔn)方法，其中操縱陣列在校準(zhǔn)程序期間充當(dāng)發(fā)射器和nfp充當(dāng)接收器。在一些實(shí)施例中，天線陣列系統(tǒng)可以支持雙極化并可以包括至少一個(gè)扼流圈和/或至少一個(gè)人造磁導(dǎo)體，如上文參照?qǐng)D2所描述的。

參照?qǐng)D1和7，方法600可以包括，當(dāng)被部署在操作平臺(tái)上時(shí)監(jiān)控模塊40將天線陣列系,10(或可操縱陣列12)從操作模式切換到校準(zhǔn)模式。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為在操作模式和校準(zhǔn)模式之間周期性切換。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為監(jiān)控操縱陣列12的健康以及一旦檢測(cè)到操縱陣列12或其部件的健康退化則切換到校準(zhǔn)模式。在一些實(shí)施例中，監(jiān)控模塊40可以配置為一旦檢測(cè)到天線陣列系統(tǒng)10處于空閑模式(例如既不接收也不發(fā)射)則發(fā)起校準(zhǔn)模式。在一些實(shí)施例中，切換步驟602是可選的。例如，如果天線陣列系統(tǒng)10已經(jīng)在校準(zhǔn)模式中(例如在執(zhí)行方法400之后)，則校準(zhǔn)控制模塊42可以在步驟604開始方法600。方法600可以由陣列控制模塊16執(zhí)行。陣列控制模塊16可以實(shí)現(xiàn)為硬件模塊、固件模塊、軟件模塊或其組合。在一些實(shí)施例中，陣列控制模塊16可以實(shí)現(xiàn)為具有在trmrfic的數(shù)字電路/存儲(chǔ)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)的模塊30、32和34的部分的分布式數(shù)字化架構(gòu)。在該實(shí)施例中，方法600的一個(gè)或多個(gè)步驟可以由trmrfic的數(shù)字電路/存儲(chǔ)器執(zhí)行。

方法600包括校準(zhǔn)控制模塊42使得天線元件的子集(或塊)發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)(步驟604)。校準(zhǔn)控制模塊42可以經(jīng)由連接線17發(fā)送rf校準(zhǔn)信號(hào)到nfp18。校準(zhǔn)控制模塊42可以從天線元件的多個(gè)子集中選擇子集來傳送校準(zhǔn)信號(hào)。天線元件的子集可以包括單個(gè)天線元件20、臨近天線元件的塊或任意數(shù)目的天線元件20。響應(yīng)于接收到rf校準(zhǔn)信號(hào)，被挑選的天線元件20的子集可以生成并傳送相應(yīng)的電磁波以被一個(gè)或多個(gè)nfp18接收。該電磁波可以是線極化的或雙極化的。

方法600包括一個(gè)或多個(gè)nfp18，其響應(yīng)于由天線元件20的子集發(fā)射rf校準(zhǔn)信號(hào)而接收一個(gè)或多個(gè)各自的rx信號(hào)(步驟606)。每個(gè)nfp18可以發(fā)送各自的rx信號(hào)到校準(zhǔn)控制模塊42，例如，經(jīng)由連接17。

方法600包括校準(zhǔn)控制模塊42使用各自的nfp的輻射圖樣參數(shù)、天線元件的子集的輻射圖樣參數(shù)和/或與天線元件20的子集和nfp19之間的傳播路徑相關(guān)聯(lián)的路徑長度參數(shù)來調(diào)節(jié)每個(gè)rx信號(hào)(步驟608)。此處，可以使用nfp的接收輻射圖樣(代表在接收模式中的nfp的輻射圖樣)。對(duì)于天線元件20的子集，可以采用各自的發(fā)射輻射圖樣(代表在發(fā)射模式中時(shí)天線元件的子集的一個(gè)或多個(gè)輻射圖樣)。對(duì)于天線元件20的子集，可以計(jì)算全部子集的單一的發(fā)射輻射圖樣，或可以使用子集中天線元件20的發(fā)射輻射圖樣。步驟608中每個(gè)rx信號(hào)的調(diào)節(jié)可以類似于或如上關(guān)于圖5中步驟410所述被執(zhí)行，例如，除了使用nfp的接收輻射圖樣的參數(shù)和天線元件的子集的發(fā)射輻射圖樣的參數(shù)以外。在一些實(shí)施例中，每個(gè)天線元件20(或天線元件20的集群)的單一的輻射可以用在rx和tx校準(zhǔn)中。而且，對(duì)于每個(gè)nfp18，單一的輻射圖樣可以用在rx和tx校準(zhǔn)兩者中。nfp18和天線元件20(或天線元件的集群)的輻射圖樣可以被預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)于天線陣列系統(tǒng)10的存儲(chǔ)器中。

在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)步驟608是可選的或可被省略。例如，多個(gè)nfp18可以被布置在天線元件20的陣列附近不同的位置上，并且單獨(dú)的nfp18可以針對(duì)發(fā)射天線元件20的各自的子集(或塊)被分派(接收器角色)，使得(nfp18和天線元件20的子集的)輻射圖樣和各自的路徑長度的影響對(duì)于天線元件的nfp-子集的不同的對(duì)來說是大體上相等的(例如在1％或2％的邊界誤差范圍內(nèi)相等)。

方法600包括校準(zhǔn)控制模塊42比較rx信號(hào)與參考信號(hào)(步驟610)。比較每個(gè)rx信號(hào)與參考信號(hào)可以類似于或如上文關(guān)于圖4的步驟412所述的被執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，參考信號(hào)可以是rf校準(zhǔn)信號(hào)的版本。在一些實(shí)施例中，參考信號(hào)可以是由同一個(gè)nfp18響應(yīng)于天線元件20的另一個(gè)子集的發(fā)送所接收的另一個(gè)rx信號(hào)。在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)控制模塊42可以應(yīng)用步驟608中的調(diào)節(jié)到參考信號(hào)(或其參數(shù))而非將該調(diào)節(jié)應(yīng)用到rx信號(hào)。換句話說，在給定的rx信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較之前，參考信號(hào)可以基于各自的接收nfp18的輻射圖樣、發(fā)射天線元件的子集的輻射圖樣的參數(shù)以及在天線元件的發(fā)射子集與接收nfp18之間的傳播路徑長度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

方法600包括校準(zhǔn)控制模塊42基于rx信號(hào)與參考信號(hào)的比較來調(diào)節(jié)可操縱陣列12的至少一個(gè)發(fā)射參數(shù)(步驟612)。例如，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與天線元件20的發(fā)射子集相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)移相器22(或延時(shí)單元)的至少一個(gè)相移(或延時(shí))值，或可以調(diào)節(jié)與天線元件20的發(fā)射子集相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)rf放大器24的至少一個(gè)振幅(或功率)衰減/放大值。給定給定的rx信號(hào)和參考信號(hào)之間確定的相位(或延時(shí))差，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與天線元件20的發(fā)射子集相關(guān)聯(lián)的移相器22(或延時(shí)單元)以糾正該相位差。此外，給定rx信號(hào)和參考信號(hào)之間確定的振幅(或功率)差，校準(zhǔn)控制模塊42可以調(diào)節(jié)與天線元件20的發(fā)射子集相關(guān)聯(lián)的rf放大器24以糾正該振幅/功率差。方法600還包括校準(zhǔn)控制模塊42針對(duì)天線元件20的不同子集重復(fù)步驟604-612(判定塊614)。該重復(fù)可以是可選的或不在一些實(shí)施例中呈現(xiàn)。

圖7中的流程圖例示了發(fā)射校準(zhǔn)方法的某些實(shí)現(xiàn)方式。例如，圖7中的一些步驟的順序可以以多種不同的方式來實(shí)現(xiàn)。而且，如上所述，步驟602和608以及判定塊614可以是可選的。在一些實(shí)施例中，關(guān)于圖5和圖7所描述的方法可以以任意順序循序地執(zhí)行。而且，上述關(guān)于圖5和7所描述的方法中的每一個(gè)可以使用存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)代碼指令來實(shí)現(xiàn)。

在不同的示例性實(shí)施例中所示出的系統(tǒng)和方法的結(jié)構(gòu)和布置只是示例性的。盡管在本公開中只詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)施例，單多種修改是可能的(例如多個(gè)元件的尺寸、維度、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)的值、安裝布置、材料的使用、顏色、取向等)。例如，元件的位置可以顛倒或改變，并且分立的元件的性質(zhì)和數(shù)目或位置可以被改變或變化。因此，所有這些改變都意圖被包括在此處公開的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)。任何操作流或方法操作的順序或序列都可以根據(jù)可供選擇的實(shí)施例被改變或重排。在示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和布置中可以做出其他的替換、修改、變化和省略而不背離此處公開的發(fā)明構(gòu)思的廣闊范圍。

本公開考慮到用于完成多種操作的方法、系統(tǒng)和任何機(jī)器可讀的介質(zhì)上的程序產(chǎn)品。此處公開的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例可以使用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)操作流或通過用于適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)的、為此目的或其他目的而合并的專用計(jì)算機(jī)操作流，或通過硬件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。此處公開的發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)的實(shí)施例包括程序產(chǎn)品，其包含用于攜帶或具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或存儲(chǔ)于其上的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機(jī)器可讀介質(zhì)。該機(jī)器可讀介質(zhì)可以是任意能夠被專用計(jì)算機(jī)或其他具有操作流的機(jī)器訪問的可用介質(zhì)。舉例來說，該機(jī)器可讀介質(zhì)可以包含ram、rom、eprom、eeprom、cd-rom或其他光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其他磁存儲(chǔ)裝置，或任何其他能夠被用于以機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式攜帶或存儲(chǔ)期望的程序代碼并可以被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或其他具有操作流的機(jī)器訪問的介質(zhì)。當(dāng)信息通過網(wǎng)絡(luò)或其他通信連接(硬連接的、無線的、或硬連接與無線相結(jié)合的)轉(zhuǎn)移或提供到機(jī)器時(shí)，機(jī)器適當(dāng)?shù)貙⒃撨B接視為機(jī)器可讀介質(zhì)。因此，任意該連接被適當(dāng)?shù)胤Q為機(jī)器可讀介質(zhì)。上述的組合也被包括在機(jī)器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。機(jī)器可執(zhí)行指令包括例如使得專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ貌僮髁鳈C(jī)器執(zhí)行某種功能或功能組的指令和數(shù)據(jù)。