本公開內(nèi)容涉及通信系統(tǒng)，并且更具體地，涉及以時分多址速率(time division multiple access rate)將高RF功率通過矩陣功率放大器傳輸?shù)教炀€波束(antenna beam，波束天線)。

背景技術(shù)：

通常，在電信領(lǐng)域中，通過使用通信平臺(例如中繼站)幫助通信傳輸。這些通信平臺包括經(jīng)過地面覆蓋區(qū)域或者在地面覆蓋區(qū)域盤旋的人工駕駛的或者無人駕駛的任何航行器，范圍從典型的人工操縱及無人操作飛行器(UAV)的海拔高度以及輕于空氣的(LTA)平臺，到在任何軌道(不僅僅是地球，而是任何天體諸如月球或者火星)上的通信衛(wèi)星。通常，通信平臺以彎管原理(bent-pipe principle)運行，其中通信平臺從地面經(jīng)由接收天線波束接收信號，并且伴隨僅放大以及從上行鏈路頻率或者下行鏈路頻率的偏移，經(jīng)由傳輸天線波束將信號返回至地球。然而，由于互聯(lián)網(wǎng)流量、電子商務(wù)、計算機以及其他數(shù)字技術(shù)的進步，隨著全球開始需求越來越大的帶寬和越來越大的吞吐量，現(xiàn)有架構(gòu)越來越不切實際或者昂貴。例如，現(xiàn)有的在頻分多址(FDMA)中專有地運行的高吞吐量多波束通信平臺的實例是普通的，但是對于架構(gòu)的需求使成本和架構(gòu)的實用性越來越緊張。在FDMA中專有運行的高吞吐量多波束通信平臺的情況下，架構(gòu)需要大量的天線波束以提供最大化總吞吐量所需的頻率復(fù)用。架構(gòu)還具有大量的高功率放大器、復(fù)雜的高功率交換機網(wǎng)絡(luò)(high power switch network)以及復(fù)雜的濾波器網(wǎng)絡(luò)，其通?；诓▽?dǎo)并且質(zhì)量大、體積大。所有的這些因素推進了高功率、體積以及質(zhì)量的要求，而在太空船上功率、體積以及質(zhì)量是受限制的。例如，由于用于高功率組件的復(fù)雜的熱排放系統(tǒng)，常規(guī)FDMA架構(gòu)還產(chǎn)生高熱要求。

可包括多端口放大器系統(tǒng)的常規(guī)通信平臺架構(gòu)的其他實例，包括利用用于交換、路由以及復(fù)用的ATM交換機在異步傳輸模式(ATM)下操作的再生轉(zhuǎn)發(fā)器(regenerative repeater)。然而，這些通信架構(gòu)通常需要對RF信號解調(diào)和再調(diào)制，產(chǎn)生帶寬吞吐量瓶頸。因為瓶頸，這些通信架構(gòu)適用于低數(shù)據(jù)速率性能并且不適合于寬帶架構(gòu)。這些ATM系統(tǒng)還包括通過ATM交換機的固定路由并且將RF信號從接收天線波束路由到廣播天線波束的負擔(dān)落于通信架構(gòu)本身上，這是很低效的并且增加衛(wèi)星的復(fù)雜性和電力使用。這些ATM系統(tǒng)還通常使用固定駐留時間(例如，對于每一個天線波束固定的時分多址(TDMA)時間幀)限制系統(tǒng)可用的整體帶寬。

在波束跳躍平臺交換時分多址(PS-TDMA)系統(tǒng)中，RF信號按時間依次地路由到單獨的波束，而不是如在FDMA系統(tǒng)中在不同的頻率同時路由到單獨的波束，F(xiàn)DMA系統(tǒng)中通過在固定饋電反射器天線、散焦陣饋反射器(defocused array fed reflector)之間交換或者通過重新配置直接輻射相位陣列進行波束跳躍。除了波束中分配的頻率帶寬的片段之外或者代替波束中分配的頻率帶寬的片段，天線波束的總流量容量取決于駐留時間。波束跳躍PS-TDMA架構(gòu)還替換通常在FDMA系統(tǒng)中使用的復(fù)雜的微波輸入復(fù)用器和輸出復(fù)用器過濾網(wǎng)絡(luò)。然而，在提供低成本方式用于僅在TDMA駐留時間的時長內(nèi)將高RF電力路由到天線波束的方面，波束跳躍PS-TDMA架構(gòu)依然面臨挑戰(zhàn)。常規(guī)波束跳躍PS-TDMA架構(gòu)利用專用于單個天線波束的高功率放大器實現(xiàn)，其對于通信平臺電力供應(yīng)呈現(xiàn)顯著的負擔(dān)。由于用于高功率放大器的電源不能以通常的TDMA幀的交換速率接通并且斷開，并且因此即使當不存在RF信號時電源也必須保持接通，因而在常規(guī)波束跳躍PS-TDMA架構(gòu)中使用的高功率放大器進一步加重關(guān)注的電力使用。在常規(guī)波束跳躍PS-TDMA架構(gòu)中，高功率放大器可以在天線波束之間交換。耦接至高功率放大器的高功率交換網(wǎng)絡(luò)增加質(zhì)量、占據(jù)體積并且必須處理高RF功率考慮諸如熱耗散、熱交換(hot switching)、歐姆損耗以及次級電子倍增(multipaction)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，將發(fā)現(xiàn)有效的系統(tǒng)和方法以旨在解決以上確認的關(guān)注點。

本公開的一個實例涉及通信系統(tǒng)，包括：連接到通信平臺并且具有矩陣功率放大器(matrix power amplifier)的下行鏈路通信模塊(downlink communication module)，矩陣功率放大器包括輸入混合矩陣(input hybrid matrix)、輸出混合矩陣(output hybrid matrix)、布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣與輸出混合矩陣通信的高功率放大器的組(bank)以及布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣與輸出混合矩陣通信的調(diào)節(jié)器的組；以及連接到調(diào)節(jié)器的組中的每一個調(diào)節(jié)器的驅(qū)動電路，驅(qū)動電路被配置為命令每一個調(diào)節(jié)器以時分多址速率(time division multiple access rate)修改通過矩陣功率放大器的通信信號。

本公開的一個實例涉及矩陣功率放大器，包括：輸入混合矩陣；具有一個以上的輸入；輸出混合矩陣，具有一個以上的輸出；高功率放大器的組，布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信；調(diào)節(jié)器的組，布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信；以及驅(qū)動電路，連接到調(diào)節(jié)器的組中的每一個調(diào)節(jié)器，驅(qū)動電路被配置為命令每一個調(diào)節(jié)器以時分多址速率修改通過矩陣功率放大器的通信信號。

本公開的一個實例涉及通信的方法，包括：將通信信號輸入矩陣功率放大器的輸入混合矩陣；以及通過以時分多址速率修改通信信號來將通信信號可選擇地重新路由到矩陣功率放大器的輸出混合矩陣的預(yù)定輸出。

附圖說明

如此概括地描述了本公開的實例，現(xiàn)在將參考附圖，附圖不需要按比例繪制，并且其中，貫穿多個視圖，相同的參考符號表示相同或者相似的部件，并且其中：

圖1A是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的框圖；

圖1B是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的信道器的示意圖；

圖1C是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的矩陣功率放大器的示意圖；

圖1D是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的矩陣功率放大器的部分的示意圖；

圖2A是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的示意圖；

圖2B是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的部分的示意圖；

圖3是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的部分的示意圖；

圖4是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的部分的示意圖；

圖5A和圖5B是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的部分的示意圖；

圖6A和圖6B是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的部分的示意圖；

圖7是根據(jù)本公開的一個方面的通信系統(tǒng)的操作的流程圖；

圖8是根據(jù)本公開的一個方面的太空船生產(chǎn)和保養(yǎng)方法的流程圖；以及

圖9是根據(jù)本公開的一個方面的包括分布式航行器系統(tǒng)的太空船的示意圖。

在以上提及的一個或多個框圖中，連接各種元件和/或部件的實線(如果有的話)可以表示機械的、電的、流體的、光的、電磁的及其他耦接和/或其組合。如本文中使用的，“耦接”意味著直接關(guān)聯(lián)以及間接關(guān)聯(lián)。例如，構(gòu)件A可以與構(gòu)件B直接關(guān)聯(lián)，或者可以例如經(jīng)由另一個構(gòu)件C與其間接關(guān)聯(lián)。同樣可以存在除在框圖中繪制的那些以外的耦接。連接各種元件和/或部件的虛線(如果有的話)表示與由實線表示的功能及目的類似的耦接；然而，由虛線表示的耦接能夠可選擇地設(shè)置，或者可以指本公開的可替換的或者可選的方面。同樣地，由虛線表示的元件和/或部件(如果有的話)表示本公開的可替換的或者可選的方面。環(huán)境元件(如果有的話)由虛線表示。

在以上提及的框圖中，方框還可以表示其操作和/或部分。連接各種方框的線不暗指其操作或者部分的任何具體順序或者依賴性。

具體實施方式

在以下描述中，闡述了許多的具體細節(jié)以提供對本公開概念的詳盡理解，在沒有這些具體細節(jié)中的一些或者全部的情況下，可以實踐本公開概念。在其他實例中，已省略己知裝置和/或過程的細節(jié)以避免不必要地使本公開晦澀難懂。雖然將結(jié)合具體實例描述一些概念，但是將理解這些實例并不旨限制。

本文中提及的“一個實例”或者“一個方面”意味著結(jié)合實例或者方面一起描述的一個或多個特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在至少一個實現(xiàn)內(nèi)。在說明書各個位置的短語“一個實例”或者“一個方面”可以或者可以不指同一實例或者方面。

除非另外指明，否則本文中使用的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅作為標記，并不旨在將順序的、位置的或者層級的要求施加于這些術(shù)語所指項上。此外，例如，參考“第二”項并不要求或者排除例如“第一”項或者更低標號項和/或例如“第三”項或者更高標號項的存在。

參考圖1A，本文中描述的本發(fā)明的方面提供具有整合了至少一個高速TDMA速率可重配置的矩陣功率放大器109(還參見圖4中的矩陣功率放大器409)的組合的FDMA/TDMA波束跳躍通信架構(gòu)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)100，其中矩陣功率放大器109的輸出127是可選擇的。矩陣功率放大器109的輸出127路由到相應(yīng)的單獨的天線波束110而沒有進一步的通信信號的交換。如本文中所描述的，連接到相應(yīng)的天線波束的矩陣功率放大器的每一個輸出127，通過在矩陣功率放大器109的放大器的兩端改變相級數(shù)角(phase progression angle)而從子矩陣功率放大器109的單個輸入126接入。信道器111的端口117的全部帶寬在TDMA幀的持續(xù)時間內(nèi)發(fā)送到單個波束。所公開的實施方式的方面在時域內(nèi)而不是頻域內(nèi)最大化矩陣功率放大器的功率共享靈活性，其中在頻域內(nèi)，在每一個波束簇(beam cluster)上的駐留時間(dwell time)基于作為簇的總吞吐量需求的片段的該波束的吞吐量需求。

所公開的實施方式的方面基本上消除了在放大之后將單個高功率放大器的高功率信號路由到多個波束的復(fù)雜高功率交換網(wǎng)絡(luò)。公開的實施方式的方面還基本上消除了低功率交換矩陣，諸如選擇矩陣功率放大器的輸入以便選擇輸出波束的低功率TDMA微波交換矩陣，其中例如矩陣功率放大器的高功率放大器被分配給單獨的天線波束。

同時，在本公開的一個方面中，通信系統(tǒng)100被描述為衛(wèi)星架構(gòu)的一部分(并且在本文中指的是衛(wèi)星通信系統(tǒng)100)，應(yīng)當理解，在其他方面中，通信系統(tǒng)100可以是任何空中或者軌道通信平臺，例如長期演進的無人機(long-term unmanned aerial vehicle)或者輕于空氣飛行器(lighter-than-air dirigible vehicle)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)100包括通過信道器111彼此耦接的上行鏈路接收機模塊101和下行鏈路發(fā)射機模塊102。如本文中所描述的，設(shè)置衛(wèi)星控制器112以控制衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的操作的方面。衛(wèi)星控制器112控制上行鏈路接收機模塊101、下行鏈路發(fā)射機模塊102以及信道器111的操作，并且更具體地，衛(wèi)星控制器112控制如何通過將由上行鏈路接收機模塊101所接收的RF信號(例如，在一個方面中是TDMA信號)或者光信號路由到下行鏈路發(fā)射機模塊102的波束天線110。在本公開的一個方面中，衛(wèi)星控制器112包括時間同步模塊112B和存儲器112A。在本公開的一個方面中，時間同步模塊112B使上行鏈路接收機模塊101、下行鏈路發(fā)射機模塊102以及信道器111之間的通信同步。在一個方面中，時間同步模塊112B將時間同步信號提供給上行鏈路接收機模塊101、下行鏈路發(fā)射機模塊102以及信道器111。在本公開的一個方面中，由時間同步模塊112B生成的時間同步信號來源于由衛(wèi)星控制器112所接收的、來自陸地(或者其他基于大地的)源199的控制信號198。在本公開的一個方面中，從陸地源199接收的控制信號198將指令提供給衛(wèi)星控制器112，用于將來自上行鏈路接收機模塊101的波束天線103的RF通信信號197(例如，TDMA信號)路由到下行鏈路發(fā)射機模塊102的波束天線110和/或用于當從波束天線110廣播通信信號197D時控制TDMA時間幀的駐留時間的持續(xù)時間。在本公開的一個方面中，來自陸地源199的控制信號198攜帶有(例如，基本上同時發(fā)送)由上行鏈路接收機模塊101接收的RF通信信號197，而在其他方面中，控制信號198和RF通信信號197一個接一個地依次發(fā)送。在又一個方面中，在預(yù)定時間段內(nèi)，在任何RF通信信號197被衛(wèi)星接收之前發(fā)送控制信號198。例如，在一個方面中，基本上實時地通過衛(wèi)星控制器112接收控制信號198(例如，在基本上與接收RF通信信號197相同的時間接收控制信號198，以控制通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)100路由)，使得控制信號198對應(yīng)于給定的傳輸。在其他方面中，衛(wèi)星控制器112提前接收一個或多個控制信號198，并且將通過控制信號198提供的數(shù)據(jù)存儲在衛(wèi)星控制器存儲器112A內(nèi)。在此，控制信號198對應(yīng)于將要在預(yù)定時間段(例如，微秒、分鐘、小時、天等)內(nèi)進行的傳輸，其中對于通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)100在預(yù)定時段內(nèi)的每一個傳輸?shù)穆酚纱鎯υ谛l(wèi)星控制器存儲器112A中作為例如路由表或者以允許控制器112將具有對應(yīng)時隙的RF通信信號197與波束天線110關(guān)聯(lián)的任何其他格式。在一個方面中，控制信號198根據(jù)要進行的傳輸重新配置衛(wèi)星控制器112。

仍然參考圖1A，在一個方面中，上行鏈路接收機模塊101包括一個或多個波束天線103、一個或多個低噪聲放大器(LNA)104、一個或多個TDMA交換機105以及一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器106。在本公開的一個方面中，波束天線103是用于從諸如陸地源199的信號源接收RF通信信號197的衛(wèi)星天線。在本公開的一個方面中，波束天線103是點波束天線(spot beam antenna)，而在其他方面中，波束天線103是多波束饋電天線或者相控陣列天線。在一個方面中，波束天線103是用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的輸入源。在本公開的一個方面中，由波束天線103接收的RF通信信號197是TDMA信號，而在其他方面中，由天線接收的通信信號是光信號。在本公開的一個方面中，由波束天線103接收的TDMA信號經(jīng)由波束天線輸出129傳輸?shù)揭粋€或多個低噪聲放大器104。低噪聲放大器104通過LNA輸入120接收TDMA信號，并且反過來放大TDMA信號。在本公開的一個方面中，對于每一個波束天線103有一個低噪聲放大器104。然而，在其他方面中，在多個波束天線103之間共享一個或多個低噪聲放大器104。在本公開的一個方面中，對于以冗余環(huán)配置排列的每一個上行鏈路波束天線103有多個低噪聲放大器104。

上行鏈路接收機模塊101還包括一個或多個TDMA交換機105。在本公開的一個方面中，TDMA交換機105具有一個交換機輸出123和用于接收TDMA信號(例如從低噪聲放大器104)的一個以上的交換機輸入122。在所公開的實施方式的一個方面中，交換機輸入122從包括多個輸入波束的至少一個輸入源(例如，波束天線103)接收TDMA信號。在本公開的一個方面中，TDMA交換機105是高速及低功率TDMA交換機，用于約0dBm或更低的低功率射頻應(yīng)用。在其他方面中，例如，TDMA交換機105是高速及高功率TDMA交換機。在一個方面中，如本文中所描述的，一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器106被布置在低噪聲放大器104與信號器111之間。在本公開的一個方面中，一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器106是本機振蕩器，但是在其他方面中，一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器106是用于使TDMA信號的頻率偏移的任何機構(gòu)。在本公開的另一個方面中，TDMA交換機105在TDMA時間幀的持續(xù)時間內(nèi)永久連接到TDMA信號的單個路徑，使得實際上，上行鏈路接收機模塊101沒有TDMA交換機105。在其他方面中，TDMA交換機105被省略為上行鏈路接收機模塊101的一部分。在一個方面中，如本文中將描述，利用矩陣功率放大器400(圖4)替換低噪聲放大器104和TDMA交換機105。

仍然參考圖1A，上行鏈路接收機模塊101連接至FDMA信道器111(通常稱為信道器111)。在本公開的一個方面中，每一個TDMA交換機105(或者矩陣功率放大器400的每一個輸出)連接至相應(yīng)的信道器111的信道器輸入116，其中信道器111從每一個TDMA交換機105(或者矩陣功率放大器400的每一個輸出)接收TDMA信號。在其他方面中，信道器111可以具有任何預(yù)定數(shù)量的信道器輸入116。在本公開的一個方面中，例如，信道器111根據(jù)來自衛(wèi)星控制器112的時間同步模塊112B中的時間同步信號，對于從TDMA交換機105(或者矩陣功率放大器400的輸出)接收的TDMA信號提供固定的或者動態(tài)的重新路由。

參考圖1A，在一個方面中，信道器111被配置為對于由信道器111從TDMA交換機105(或者矩陣功率放大器400)接收的TDMA信號提供頻分復(fù)用。在本公開的一個方面中，TDMA信號的頻分復(fù)用意味著信道器111將由信道器111接收的TDMA信號分解為不同的頻帶(例如，輸入子信道118a-118k，圖1B)。信道器111被配置為基于頻帶到預(yù)定的下行鏈路發(fā)射機模塊102的下行鏈路波束天線110的路由重新整合頻帶(例如，輸出子信道119a-119k，圖1B)。

現(xiàn)在參考圖1A和圖1B，示出信道器111的示例性框圖。在一個方面中，信道器111包括預(yù)指定的彎管路由和/或允許高速電路交換、數(shù)據(jù)包交換以及異步傳輸模式交換的解調(diào)制/重新調(diào)制特征。在另一方面中，信道器是光學(xué)信道器，使得當通信信號是光信號時，信號以光波頻率/波長前進通過信道器。在一個方面中，信道器111包括N個信道器輸入116a-116n和M個信道器輸出117a-117m，其中N和M是大于一的預(yù)定數(shù)字。在一個方面中，信道器的輸入116a-116n和輸出117a-117m是TDMA端口與FDMA端口的組合，而在其他方面中，輸入端口和輸出端口是TDMA或者FDMA。信道器的輸入116a-116n中的每一個連接至TDMA交換機105的相應(yīng)的交換機輸出123(或者相應(yīng)的矩陣功率放大器400的輸出)，并且從相應(yīng)的TDMA交換機105(或者相應(yīng)的矩陣功率放大器400的輸出)接收TDMA信號。在一個方面中，針對N個信道器輸入116a-116n與M個信道器輸出117a-117m中的每一個，信道器111在N個信道器輸入116a-116n至M個信道器輸出117a-117m中的每一個之間提供K個輸入子信道和K個輸出子信道，其中K是大于一的預(yù)定數(shù)字。在該方面中，輸入子信道118a-118k和輸出子信道119a-119k的數(shù)量是相同的，但是在其他方面中，輸入子信道118a-118k的數(shù)量與輸出子信道119a-119k的數(shù)量不相同。在一個方面中，信道器的輸入116a-116n中的每一個與信道器輸出117a-117m中的每一個具有預(yù)定帶寬BW。在一個方面中，信道器111包括頻率劃分模塊113、交換矩陣114以及組合器模塊115。頻率劃分模塊113將來自每一個輸入116a-116n的TDMA信號的輸入子帶頻譜劃分為頻率片并且將頻率片提供至K個輸入子信道118a-118k。交換矩陣114將來自輸入子信道118a-118k的頻率片路由到預(yù)定的K個輸出子信道119a-119k中的一個。在本公開的一個方面中，來自輸入子信道118a-118k的頻率片基本上同時被發(fā)送到輸出子信道119a-119k中的一個或者廣播到信道器輸出117a-117m中的任一個。如以上提及的，在一個方面中，路由是固定的，其中頻率片的路由根據(jù)例如輸入而保持相同。然而，例如，在其他方面中，根據(jù)來自衛(wèi)星控制器112的控制信號198頻率片的路由是可配置的，在一個方面中，控制信號198包括用于將頻率片從輸入子信道118a-118k路由至輸出子信道119a-119k的指令。組合器模塊115將頻率片連結(jié)(或者復(fù)用)到合適的輸出子帶(在一個方面中，輸出子帶與輸入子帶不同)，并且將輸出子帶路由至相應(yīng)的輸出子信道119a-119k。在一個方面中，信道器輸入116a-116n與信道器輸出117a-117m之間的連接基于小于或等于信道器帶寬(BW)(在一個方面中，信道器帶寬單位為兆赫茲(MHz))的子信道。在一個方面中，信道器111中的每一個信道器輸入116a-116n將信道器輸入116a-116n的帶寬劃分為K個輸入子信道118a-118k。在一個方面中，K個輸入子信道118a-118k中的每一個可以基本上同時發(fā)送到M個信道器輸出117a-117m中的一個或者廣播到任意數(shù)量的信道器輸出117a-117m。在一個方面中，K個輸入子信道118a-118k可以連結(jié)以形成任意數(shù)量的K個輸出子信道119a-119k的連續(xù)信道。輸出子信道119a-119k對應(yīng)于信道器111中的相應(yīng)的信道器輸出117a-117m，其中從信道器輸出117a-117m中輸出的信號提供給下行鏈路發(fā)射機模塊102的波束天線110。在一個方面中，信道器輸出117a-117m中的每一個將K個子信道組合為端口的帶寬。在一個方面中，信道器111的容量等于由波形選擇給定的每赫茲位數(shù)乘以鏈路容量得到的總帶寬吞吐量(N×BW，其中N和M相同)。在一個方面中，TDMA架構(gòu)允許輸出端口117a-117m的全部帶寬在TDMA時間幀的持續(xù)時間內(nèi)發(fā)送到單個波束天線110，伴隨來自相鄰波束或者互調(diào)失真的極少干擾，因此對于給定的帶寬和輻射功率使信道容量最大化。在一個方面中，信道器111具有“網(wǎng)格”、“星”或者混合配置，其中由信道器的輸入116a-116n接收的任何TDMA信號通過子信道基礎(chǔ)路由到子信道上的任何信道器輸出117a-117m。在一個方面中，通過將某些波束分配為網(wǎng)關(guān)狀態(tài)，并且當必要時使該波束在更長時間段內(nèi)并且在更寬的帶寬上駐留，而形成“星”架構(gòu)。在一個方面中，信道器111是數(shù)字信道器111，而在其他方面中，信道器111是模擬信道器。在其他方面中，信道器111的部分是數(shù)字的而其他部分是模擬的。在一個方面中，信道器111接收TDMA信號和傳統(tǒng)的FDMA信號兩者作為信道器輸入116。在一個方面中，信道器111直接提供給RF頻帶采樣和所有的功能(包括放大TDMA信號)，被數(shù)字化地整合到數(shù)字處理器內(nèi)。

再次參考圖1A，信道器輸出117a-117m將產(chǎn)生的(例如輸出)TDMA信號傳輸?shù)较滦墟溌钒l(fā)射機模塊102。在本公開的一個方面中，下行鏈路發(fā)射機模塊102包括：一個或多個數(shù)字或者模擬矩陣功率放大器109，從信道器輸出117a-117m接收相應(yīng)的輸出TDMA信號；以及一個或多個波束天線110，傳輸矩陣功率放大器109的輸出。在其他方面中，下行鏈路發(fā)射機模塊102還包括基本上類似于上行鏈路接收機模塊101的頻率轉(zhuǎn)換器106的一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器107，且該頻率轉(zhuǎn)換器被放置在信道器111與一個或多個矩陣功率放大器109之間。在一個方面中，每一個矩陣功率放大器109包括移相器，移相器使能夠?qū)㈩A(yù)定的矩陣功率放大器109的矩陣功率放大器輸出127路由到預(yù)定的波束天線110而不經(jīng)額外交換矩陣功率放大器109的下游(例如，高功率交換)，或者在一個方面中，不經(jīng)額外交換信道器111的下游的矩陣功率放大器109的外部。在一個方面中，矩陣功率放大器109的功率分享靈活性在時域內(nèi)而不是頻域內(nèi)最大化。在一個方面中，下行鏈路發(fā)射機模塊102消除了在放大之后需要將單個高功率放大器的高功率信號路由到多個波束天線110的大體積高功率交換網(wǎng)絡(luò)或者消除了將高功率放大器分配給每一個單獨的波束天線110的需求。

如以上所提及的，信道器輸出117a-117n對應(yīng)于所選擇的矩陣功率放大器109的矩陣功率放大器輸入126(例如，預(yù)定輸入)?，F(xiàn)在參考圖1C，示出了示例性矩陣功率放大器109。在一個方面中，矩陣功率放大器109包括輸入混合矩陣109a(還被稱為輸入功率劃分網(wǎng)絡(luò))、使輸入混合矩陣109a的處理逆向的輸出混合矩陣109b、微調(diào)節(jié)器109c的組以及高功率放大器109d的組。微調(diào)節(jié)器109c與高功率放大器109d并聯(lián)操作，并且布置在輸入混合矩陣109a與輸出混合矩陣109b之間且與輸入混合矩陣109a和輸出混合矩陣109b通信。在一個方面中，微調(diào)節(jié)器109c布置在輸入混合矩陣與高功率放大器109d之間并且至少與輸入混合矩陣和高功率放大器109d通信。在一個方面中，有微調(diào)節(jié)器109c位于每一個高功率放大器109d的上游。在另一方面中，如在圖1D中所示，存在位于每一個高功率放大器109d的下游的微調(diào)節(jié)器。在一個方面中，存在對應(yīng)于每一個高功率放大器109d的微調(diào)節(jié)器109c，而在其他方面中，微調(diào)節(jié)器109c可以比高功率放大器109d多(其中，一個以上的微調(diào)節(jié)器共用一個高功率放大器)。在又一個其他方面中，微調(diào)節(jié)器109c可以比高功率放大器109d更少(其中，一個以上的高功率放大器共用一個微調(diào)節(jié)器)。在一個方面中，矩陣功率放大器109是可重新配置的混合矩陣功率放大器，其中矩陣功率放大器109的每一個矩陣功率放大器輸入126選擇性地映射(例如，在操作期間可控制地改變)到矩陣功率放大器109的預(yù)定的矩陣功率放大器輸出127。在一個方面中，任意一個或多個輸入126a-126n被路由到任意一個或多個輸出127a-127n。例如，微調(diào)節(jié)器109c包括連接到例如驅(qū)動電路109p的可控制的移相器109cp。驅(qū)動電路109p連接至控制器112并且從控制器112接收關(guān)于通過矩陣功率放大器109的通信信號的路由的通信命令。驅(qū)動電路109p被配置為基于通信命令來命令每一個微調(diào)節(jié)器109c以TDMA速率修改通過矩陣功率放大器的通信信號。在驅(qū)動電路109p的控制之下，微調(diào)節(jié)器109c的可控制的移相器109cp選擇矩陣功率放大器內(nèi)的通信信號(例如，波束)路由，例如，通過改變高功率放大器109d之間的相級數(shù)角(其改變通信信號路由的輸出端口127a-127n)將每一個輸入126a-126n再映射到預(yù)定的輸出127a-127n。在一個方面中，微調(diào)節(jié)器109c的組對高功率放大器109d的組的響應(yīng)進行匹配(align)，使得來自一個或多個高功率放大器109d的信號在輸出混合矩陣109b中組合并且匯合至(sum to)矩陣功率放大器109的單個輸出127a-127n。在一個方面中，在單個輸入上僅存在一個信號，然后存在一組相位調(diào)節(jié)，將信號路由至矩陣功率放大器的輸出127a-127n中的任意一個或多個。在一個方面中，以TDMA速率進行通過微調(diào)節(jié)器109c進行的相位改變，用于將通過矩陣功率放大器的通信信號重新路由，同時基本上消除高功率交換并且允許高功率放大器109d在TDMA時間幀的持續(xù)時間內(nèi)基本上同時以最大效率運行。在一個方面中，矩陣功率放大器中的至少一部分是數(shù)字的，其中本文中所描述的通過矩陣功率放大器對通信信號進行的相位調(diào)節(jié)是以數(shù)字化實現(xiàn)的。在其他方面中，矩陣功率放大器中的至少一部分是用于實現(xiàn)相位調(diào)節(jié)的模擬件(analog)。

在一個方面中，多個TDMA信號可以在多個矩陣功率放大器輸入126處注入并且基本上同時路由到它們的相應(yīng)的矩陣功率放大器輸出127。在一個方面中，在矩陣功率放大器輸入126中的一個處所接收的TDMA信號的頻率與在任何其他矩陣功率放大器輸入126處所接收的TDMA信號的頻率相同。然而，在其他方面中，只要高功率放大器109d和所有其他介于中間的部件(例如，微調(diào)節(jié)器109c)的帶寬包含由矩陣功率放大器輸入126所接收的TDMA信號的帶寬，則由矩陣功率放大器輸入126中的每一個所接收的TDMA信號的頻率是不同的。在一個方面中，輸入混合矩陣109a在數(shù)字模塊中數(shù)字化實現(xiàn)。在一個方面中，矩陣功率放大器109以直接輻射陣列還有小孔形陣列實現(xiàn)，其中輸出混合矩陣109b的功能由天線光學(xué)器件代替電路執(zhí)行。

矩陣功率放大器109的相應(yīng)的矩陣功率放大器輸出127a-127n中的每一個進一步耦接至對應(yīng)的波束天線110中的一個。在一個方面中，波束天線110是點波束天線。然而，在其他方面中，波束天線110是多波束饋電天線或者相位陣列天線。波束天線110中的每一個在預(yù)定時間內(nèi)從對應(yīng)的矩陣功率放大器109的矩陣功率放大器輸出127a-127n輸出TDMA信號。在本公開的一個方面中，預(yù)定時間是基于來自時間同步模塊112B的時間同步信號控制的TDMA信號的駐留時間。在本公開的一個方面中，基于來自時間同步模塊112B的時間同步信號，從矩陣功率放大器的輸出127a-127n輸出的TDMA信號具有預(yù)定頻率和預(yù)定振幅。在一個方面中，信道器111與矩陣功率放大器109之間的耦接在時分多址時間幀(例如駐留時間)的持續(xù)時間內(nèi)，將由信道器111輸出的TDMA信號的全部帶寬供至波束天線110。在一個方面中，時間同步模塊112B在時分多址時間幀的持續(xù)時間內(nèi)影響待輸出至天線波束110的信道器111的全部帶寬。例如，在約3比特/Hz時，利用每端口500MHz，具有約40個輸出端口的信道器111有效載荷，可以提供具有全部頻率和容量靈活性的約60GB容量。在一個方面中，在下行鏈路發(fā)射機模塊102內(nèi)的波束簇和波束天線110的數(shù)量與上行鏈路接收機模塊101中的波束簇和波束天線103的數(shù)量相等。然而，在其他方面中，下行鏈路發(fā)射機模塊102內(nèi)的波束簇和波束天線110的數(shù)量與上行鏈路接收機模塊101中的波束簇和波束天線103的數(shù)量不同。

在本公開的一個方面中，一個或多個頻率轉(zhuǎn)換器107被布置在信道器輸出117與矩陣功率放大器109的輸入126之間。頻率轉(zhuǎn)換器107基本上類似于本文中描述的頻率轉(zhuǎn)換器106。

現(xiàn)在參考圖2A，示出了示例性衛(wèi)星通信系統(tǒng)100A。在圖2A中，示出了多個波束簇1至X，波束簇1至X中的每一個對應(yīng)于波束天線103A_1-Z和波束天線103B_1-Z，其中Z是大于1的任何預(yù)定數(shù)字。在一個方面中，示出了兩組波束天線103A_1-Z和103B_1-Z，但是在其他方面中，存在對應(yīng)于波束簇1至X的任意預(yù)定數(shù)量的波束天線103組。波束天線103A_1-Z和103B_1-Z中的每一個耦接至低噪聲放大器冗余環(huán)104A的輸入120(如本文中所描述的)。在本公開的一個方面中，低噪聲放大器冗余環(huán)104A從每一個波束天線103A_1-Z和波束天線103B_1-Z接收TDMA信號。在一個方面中，每一個低噪聲放大器冗余環(huán)104A從與波束簇1至X中的一個相關(guān)聯(lián)的波束天線103A_1-Z和波束天線103B_1-Z接收TDMA信號。例如，在一個方面中，低噪聲放大器冗余環(huán)104A中的一個接收與波束簇1相關(guān)聯(lián)的波束天線103A_1-Z和波束天線103B_1-Z。在其他方面中，低噪聲放大器冗余環(huán)104A從與多個波束簇1至X相關(guān)聯(lián)的波束天線103A_1-Z和波束天線103B_1-Z接收TDMA信號。低噪聲放大器冗余環(huán)104A具有連接至TDMA交換機105的交換機輸入122的LNA輸出121。在一個方面中，一個TDMA交換機105耦接至每一個低噪聲放大器冗余環(huán)104A。TDMA交換機105中的每一個還具有交換機輸出123并且根據(jù)來自時間同步模塊112B的時間同步信號來交換TDMA信號。在本公開的一個方面中，TDMA交換機105的交換機輸出123耦接至位于TDMA交換機105與信道器111之間的頻率轉(zhuǎn)換器106，該頻率轉(zhuǎn)換器被配置為改變由TDMA交換機105輸出的TDMA信號的頻率。信道器111具有連接到頻率轉(zhuǎn)換器107的信道器輸出117。信道器111將產(chǎn)生的TDMA信號輸出(例如輸出TDMA信號)到位于信道器111與矩陣功率放大器109之間的頻率轉(zhuǎn)換器107。應(yīng)當注意，信道器111的每一個輸出117在圖2A中示出為連接到單個矩陣功率放大器109。然而，在其他方面中，如在圖2B中所示，信道器的每一個輸出117通過具有一個或多個輸入277以及一個或多個輸出278的相應(yīng)的交換機276耦接至一個以上的矩陣功率放大器109。在一個方面中，針對每一個信道器輸出117存在一個交換機276，而在其他方面中，交換機276對于一個以上的信道器輸出117是共用的。在一個方面中，交換機276可以通過諸如數(shù)字集成或者模擬集成而集成到信道器里。在一個方面中，交換機連接到控制器112并且從控制器接收命令，用于將信道器輸出信號引導(dǎo)至連接到相應(yīng)的交換機276的矩陣功率放大器109中的一個或多個。

矩陣功率放大器109基于來自時間同步模塊112B的時間同步信號將TDMA信號輸出到矩陣功率放大器109的輸出127，輸出127連接至對應(yīng)的下行鏈路天線波束110A_1-P、110B_1-P。在本公開的一個方面中，如本文中所描述的，矩陣功率放大器109的預(yù)定的矩陣功率放大器輸入126選擇性地映射到矩陣功率放大器109的預(yù)定的矩陣功率放大器輸出127。矩陣功率放大器109的預(yù)定的矩陣功率放大器輸出127耦接至對應(yīng)的下行鏈路天線波束110A_1-P和天線波束110B_1-P，該天線波束反過來將輸出TDMA信號作為TDMA信號197D傳輸。在一個方面中，示出了兩組波束天線110A_1-P和110B_1-P，但是在其他方面中，有對應(yīng)于波束簇1至Y的任意預(yù)定數(shù)量的波束天線110組。在一個方面中，波束天線103A_1-Z、103B_1-Z的數(shù)量與波束天線110A_1-P、110B_1-P(例如P與Z相同)的數(shù)量相同，但是在其他方面中，波束天線103A_1-Z、103B_1-Z的數(shù)量與波束天線110A_1-P、110B_1-P的數(shù)量不同(例如，P與Z不同)。

現(xiàn)在參考圖3，示出了衛(wèi)星通信系統(tǒng)(諸如衛(wèi)星通信系統(tǒng)100、100A)的一部分。在該方面中，矩陣功率放大器109由控制器112控制以使下行鏈路天線波束再成形。例如，命令微調(diào)節(jié)器109c的移相器109cp選擇具有它們的相應(yīng)輸出天線饋送(feed)的單獨的輸出端口127a-127n，其中選擇移相器109cp值以將能量的預(yù)定片段從通信信號S1發(fā)送到相應(yīng)的輸出端口127a-127n。由移相器109cp發(fā)送到輸出端口127a-127n的能量的片段饋送至不同的天線以形成單獨的片段化通信信號S1a、S1b、S1c、S1d。片段化的通信信號中的至少兩個的能量在遠場中重新組合以形成組合的天線圖案S1’。在一個方面中，組合的天線圖案或者天線波束S1’由命令的移相器109cp調(diào)節(jié)以與在TDMA速率時的多個預(yù)定圖案一致。在一個方面中，組合的天線波束S1’具有可變的波束寬度，當使用矩陣功率放大器109的單個輸出端口實際上將通信信號指向天線未指向的方向時，天線波束S1’在不可用的新方向(例如，指向與來自單個天線的未組合的或者片段化的信號不同的方向)回升(peak up)。在一個方面中，本文中描述的用于微調(diào)節(jié)器109c的移相器109cp的相移值在通信平臺(諸如衛(wèi)星通信系統(tǒng)100、100A)上由控制器112和/或驅(qū)動電路109p根據(jù)預(yù)定算法計算。在一個方面中，相移值從陸地(或者其他基于大地的)源199以基本上類似于控制信號198的方式被上傳并且被存儲在存儲器112A中，并且例如，由控制器112根據(jù)需要重新調(diào)用或者實時地使用。

在一個方面中，參考圖4，利用矩陣功率放大器或者接收矩陣400替換上行鏈路接收機模塊101中的LNA冗余環(huán)104A和高速交換機105。接收矩陣400基本上類似于矩陣功率放大器109，然而在該方面中，接收矩陣400使到來的通信信號而不是離開的通信信號重新成形，并且利用低噪聲放大器(LNA)409d替換高功率放大器。例如，信號S1作為組合的天線波束被傳輸?shù)叫l(wèi)星通信系統(tǒng)100。組合的天線波束S1包括分離形成兩個或更多個單獨的天線波束S1a、S1b、S1c、S1d的片段化的通信信號，并且單獨的天線波束S1a、S1b、S1c、S1d由連接到輸入混合矩陣409a的輸入426a-426n的天線接收。命令微調(diào)節(jié)器409c選擇輸出混合矩陣409b的單獨的輸出端口427a-427n，其中選擇移相器409cp值以將預(yù)定的能量的片段從通信信號S1發(fā)送到相應(yīng)的輸出端口427a-427n，其中通過天線波束S1a、S1b、S1c、S1d形成的通信信號通過組合或者分離該能量的片段而重新成形以形成通信信號S”。在一個方面中，由移相器409cp發(fā)送到輸出端口427a-427n的能量的片段饋送信道器111中的不同的輸入116(圖1A和圖2A)，使得該能量的片段通過信道器111傳輸?shù)筋A(yù)定的下行鏈路發(fā)射機模塊102的矩陣功率放大器109。以類似于本文中描述的方式，在驅(qū)動電路409p的控制之下，微調(diào)節(jié)器409c的可控制的移相器409cp選擇通信信號(例如，波束)在矩陣功率放大器409內(nèi)路由，例如通過改變LNA 409d之間的相級數(shù)角(其改變通信信號路由的輸出端口427a-427n)將每一個輸入426a-426n再映射到預(yù)定的輸出427a-427n。在一個方面中，微調(diào)節(jié)器409c的組對LNA409d的組的響應(yīng)進行匹配，使得來自一個或多個LNA409d的信號在輸出混合矩陣409b中組合并且匯合至矩陣功率放大器409的單個輸出427a-427n。在單個輸入上僅存在一個信號的情況下，那么存在一組相位調(diào)節(jié)，將信號路由到矩陣功率放大器409的輸出427a-427n中的任意一個或多個。在一個方面中，以TDMA速率進行通過微調(diào)節(jié)器409c進行的相位改變，用于通過矩陣功率放大器將通信信號重新路由，同時基本上消除高功率交換并且允許LNA409d基本上同時地以最大效率運行。

現(xiàn)在參考圖5A到圖5B，示出了衛(wèi)星通信系統(tǒng)100D的部分。在本公開的一個方面中，信道器111的多個輸出117a、117b組合以形成更寬的帶寬或者多個頻帶的波束。在一個方面中，信道器輸出117a、117b連接至頻率轉(zhuǎn)換器501、502。頻率轉(zhuǎn)換器501、502從信道器輸出117a、117b接收TDMA信號130、131并且將相應(yīng)的TDMA信號130、131輸出到雙工器/組合器503。在一個方面中，頻率轉(zhuǎn)換器501、502將TDMA信號130、131偏移為不同的頻率。結(jié)合雙工器/組合器503，頻率轉(zhuǎn)換器501、502利用接收相應(yīng)的本機振蕩器頻率LO1、LO2，將來自信道器輸出117a、117b的TDMA信號130、131復(fù)用到相鄰的RF帶里，形成更寬帶寬的波束、多個頻帶波束或者組合的頻帶波束132(參見圖5B)。來自雙工器/組合器503的組合的頻帶132輸出到矩陣功率放大器109的預(yù)定的的矩陣功率放大器輸入126。在一個方面中，矩陣功率放大器109通過相應(yīng)的矩陣功率放大器輸出127輸出到相應(yīng)的波束天線110A_1-P和110B_1-P(還參見圖2A)。在圖5A中示出的方面中，兩個信道器輸出117a、117b通過雙工器/組合器503組合。然而，在其他方面中，任意預(yù)定數(shù)量的信道器輸出117可以通過雙工器/組合器503組合。

現(xiàn)在參考圖6A和圖6B，示出本公開的又一個方面。在一個方面中，信道器111、混合MPA輸入矩陣109a以及至少微調(diào)節(jié)器109c、移相器109cp和驅(qū)動電路109p集成到數(shù)字模塊901里。在其他方面中，低噪聲放大器104、頻率轉(zhuǎn)換器106、頻率轉(zhuǎn)換器107、TDMA交換機105、信道器111、矩陣功率放大器109、衛(wèi)星控制器112中的任何或者其任何部分可以組合并且實現(xiàn)為數(shù)字信號處理計算機的數(shù)字模塊中的部分。在圖6A中示出的示例性衛(wèi)星通信系統(tǒng)100E的部分中，數(shù)字模塊901包括信道器111、矩陣功率放大器109的混合MPA輸入矩陣109a、微調(diào)節(jié)器109c的組(包括可控制的移相器109cp)以及驅(qū)動電路109p。在圖6B中示出的示例性衛(wèi)星通信系統(tǒng)100F的部分中，頻率轉(zhuǎn)換器106、TDMA交換機105、信道器111、衛(wèi)星控制器112、矩陣功率放大器109的混合MPA輸入矩陣109a、微調(diào)節(jié)器109c的組(包括可控制的移相器109cp)以及驅(qū)動電路109p實現(xiàn)為數(shù)字模塊1000。

現(xiàn)在參考圖1A、圖1C、圖2A以及圖7，示出衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的操作的示例性流程圖。在框700中，從衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的至少一個波束天線接收輸入通信信號。例如，在一個方面中，TDMA交換機105利用交換機輸入122從波束天線103接收輸入TDMA信號。在本公開的一個方面中，TDMA交換機105還從衛(wèi)星控制器112的時間同步模塊112B接收時間同步信號。時間同步信號確定通過TDMA交換機105接收的TDMA信號如何交換至TDMA交換機105的交換機輸出123。在框701中，TDMA交換機105將輸入TDMA信號傳輸?shù)叫诺榔?11。在一個方面中，信道器111對于通過信道器111從TDMA交換機105接收的輸入TDMA信號提供頻分復(fù)用，并且根據(jù)來自衛(wèi)星控制器112的控制信號生成輸出TDMA信號。在框702中，信道器111將輸出TDMA信號傳輸?shù)骄仃嚬β史糯笃?09的輸入混合矩陣109a(例如，利用輸入混合矩陣109a從信道器111接收輸出通信信號)。在框703中，通過改變輸出通信信號的相位，輸出通信信號以上述方式可選擇地路由/重新路由到預(yù)定的矩陣功率放大器的輸出混合矩陣109b的輸出。

描述本文中所闡述的方法的操作的公開及附圖不應(yīng)解釋為必須確定操作執(zhí)行的次序。相反，盡管指示了一個說明性的順序，應(yīng)當理解當合適時可以修改操作的次序。因此，某些操作可以以不同的順序或者同時執(zhí)行。另外，在本公開的一些方面中，不是本文中描述的所有操作都需要執(zhí)行。

本公開的實例可以在如圖8所示的太空船制造和服務(wù)方法800以及如圖9所示的太空船902的背景下描述。在預(yù)生產(chǎn)期間，說明性方法800可以包括太空船902的規(guī)格和設(shè)計804以及材料采購806。在生產(chǎn)期間，進行太空船902的部件及子組件制造808以及系統(tǒng)集成810。其后，太空船902可以通過認證和交付812以投入使用814。在客戶使用同時，太空船902計劃進行日常維護和保養(yǎng)816(也可以包括修飾、重新配置、翻新等)。

可以執(zhí)行或者可以通過系統(tǒng)集成商、第三方和/或運營商(例如客戶)執(zhí)行說明性方法800的過程中的每一個。為了描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括而不限于任意數(shù)量的太空船制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可以包括而不限于任意數(shù)量的銷售商、分包商以及供應(yīng)商；以及運營商可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務(wù)組織等。

如圖9所示，通過說明性方法800生產(chǎn)的太空船902可以包括具有多個高級系統(tǒng)的機身918和內(nèi)部922。遍布太空船的高級系統(tǒng)的實例，包括推進系統(tǒng)924、電力系統(tǒng)926、液壓系統(tǒng)928以及環(huán)境系統(tǒng)930中的一個或多個和衛(wèi)星通信中繼系統(tǒng)931?？梢园ㄈ我鈹?shù)量的其他系統(tǒng)。盡管示出航天實例，但本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于其他工業(yè)，諸如海運業(yè)。

在制造和服務(wù)方法800的任意一個或多個階段期間，可以采用本文中示出或者描述的系統(tǒng)和方法。例如，當太空船902在使用中時，可以以類似于生產(chǎn)部件或者子組件的方式制備或者制造對應(yīng)于部件和子組件制造808的部件或者子組件。同樣，例如，在制造階段808和810期間，可以利用系統(tǒng)、方法或者其組合中的一個或多個方面，顯著地加快太空船902的組裝或者減小太空船902的成本。類似地，當太空船902在使用中時(例如運行、維護以及保養(yǎng)816)，可以利用例如并且不限于系統(tǒng)或者方法實現(xiàn)中的一個或多個方面或者其組合。

本文中公開的系統(tǒng)和方法的不同的實例和方面包括各種部件、特征以及功能。應(yīng)當理解，本文中公開的系統(tǒng)和方法的各種實例和方面可以以任意組合包括本文中所公開的系統(tǒng)和方法的任何其他實例和方面的任何部件、特征以及功能性，并且所有這種可能性意指在本公開的精神和范圍內(nèi)。

本文中闡述的本公開的許多變形及其他實例將使本公開所屬領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員獲知在上述描述和相關(guān)聯(lián)的附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)的益處。

如本文中所描述，例如，所公開的實施方式的方面減小衛(wèi)星通信系統(tǒng)100的高功率部分的復(fù)雜性和成本，同時使可用的RF功率路由至具有各種容量需求的數(shù)量不斷增加的天線波束110的靈活性最大化。所公開的實施方式的方面提供更大容量、高效帶寬利用、重量減少、電力消耗減少以及波束分配靈活。本文中描述的矩陣功率放大器109、409替換需要用于數(shù)字交換的復(fù)雜的微波輸入和輸出復(fù)用器過濾網(wǎng)絡(luò)。所公開的實施方式的方面還簡化高吞吐量衛(wèi)星有效載荷并且增加通過容量，反過來降低衛(wèi)星的成本和建造時間，并且使每比特成本和終端用戶成本最小化。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信系統(tǒng)包括：通信平臺；以及下行鏈路通信模塊，連接到通信平臺并且具有矩陣功率放大器，矩陣功率放大器包括輸入混合矩陣、輸出混合矩陣、布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信的高功率放大器的組、以及布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信的調(diào)節(jié)器的組；以及驅(qū)動電路，連接到調(diào)節(jié)器的組中的每一個調(diào)節(jié)器，驅(qū)動電路被配置為命令每一個調(diào)節(jié)器以時分多址速率修改通過矩陣功率放大器的通信信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，存在與每一個高功率放大器相對應(yīng)的調(diào)節(jié)器。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，調(diào)節(jié)器被布置在對應(yīng)的高功率放大器的上游。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，調(diào)節(jié)器被布置在對應(yīng)的高功率放大器的下游。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，所述調(diào)節(jié)器的組被配置為對所述高功率放大器的組的響應(yīng)進行匹配以在所述輸出混合矩陣中以預(yù)定的組合來組合所述通信信號，其中，所組合的通信信號匯合至所述矩陣功率放大器的單個輸出。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，每一個所述調(diào)節(jié)器被配置為在所述輸入混合矩陣的每一個輸入再映射至所述輸出混合矩陣的預(yù)定輸出時改變所述通信信號的相位。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信系統(tǒng)還包括至少一個下行鏈路天線波束，其中輸出混合矩陣的每一個輸出耦接至相應(yīng)的下行鏈路天線波束。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，所述調(diào)節(jié)器的組被配置為使所述輸出混合矩陣的至少一個輸出以時分多址速率相對于所述輸入混合矩陣的至少一個輸入可選擇地再映射并且免于高功率輸出交換。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，高功率放大器的組中的每一個所述高功率放大器同時運行。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信信號是射頻信號或者光信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，矩陣功率放大器包括：輸入混合矩陣，具有一個以上輸入；輸出混合矩陣，具有一個以上輸出；高功率放大器的組，布置在輸入混合矩陣和輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信；調(diào)節(jié)器的組，布置在輸入混合矩陣與輸出混合矩陣之間并且至少與輸入混合矩陣和輸出混合矩陣通信；以及連接到調(diào)節(jié)器的組中的每一個調(diào)節(jié)器的驅(qū)動電路，驅(qū)動電路被配置為命令每一個調(diào)節(jié)器以時分多址速率修改穿過矩陣功率放大器的通信信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，存在與每一個所述高功率放大器相對應(yīng)的所述調(diào)節(jié)器。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，調(diào)節(jié)器布置在對應(yīng)的高功率放大器的上游。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，調(diào)節(jié)器布置在對應(yīng)的高功率放大器的下游。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，所述調(diào)節(jié)器的組被配置為對所述高功率放大器的組的響應(yīng)進行匹配以在所述輸出混合矩陣中以預(yù)定的組合來組合所述通信信號，其中，所組合的通信信號匯合至所述矩陣功率放大器的單個輸出。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，每一個所述調(diào)節(jié)器被配置為在所述輸入混合矩陣的每一個輸入再映射至所述輸出混合矩陣的預(yù)定輸出時改變所述通信信號的相位。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，所述調(diào)節(jié)器的組被配置為使所述輸出混合矩陣的至少一個輸出以時分多址速率相對于所述輸入混合矩陣的至少一個輸入可選擇地再映射并且免于高功率輸出交換。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，高功率放大器的組中的每一個高功率放大器同時運行。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信信號是射頻信號或者光信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信方法包括：將通信信號輸入矩陣功率放大器的輸入混合矩陣；以及通過以時分多址速率修改所述通信信號來將所述通信信號選擇性地重新路由至所述矩陣功率放大器的輸出混合矩陣的預(yù)定的輸出。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信信號是射頻信號或者光信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，在通信信號進入矩陣功率放大器的高功率放大器之前，修改通信信號。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，修改通信信號包括改變通信信號的相級數(shù)角。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，方法進一步包括通過使所述通信信號相移而形成組合的天線圖案，以將能量的預(yù)定片段發(fā)送至所述矩陣功率放大器的預(yù)定數(shù)量的輸出端口以饋送不同的波束天線，其中，所述能量的預(yù)定片段重新組合以形成所述組合的天線圖案。

根據(jù)本公開的一個或多個方面，通信信號的修改是數(shù)字修改。

因此，應(yīng)當理解本公開不限于所公開的具體實施方式，并且變形和其他實施方式旨在包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，盡管上述描述和相關(guān)聯(lián)的附圖在元件和/或功能的某些說明性組合的背景下描述示例實施方式，應(yīng)當理解，在不背離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，可以通過可替換的實現(xiàn)提供元件和/或功能的不同組合。