[发明专利]相控阵列天线系统

说明书

本发明提供了用于实现具有视轴方向的相控阵列天线的系统和方法。为该相控阵列天线选择限定的扫描角度范围内的扫描角度，使得所选择的扫描角度不同于与该视轴方向相关联的扫描角度。与构成该相控阵列天线的多个天线元件中的每个天线元件相关联的天线端口阻抗随该相控阵列天线的该扫描角度而变化。多个放大器各自耦接到该多个天线元件中的一个天线元件的天线端口。该多个放大器中的每个放大器被配置为使得当天线端口处的阻抗对应于所选择的扫描角度时，实现该多个放大器的性能特性的最大值。

技术领域

本公开整体涉及通信领域，并且更具体地讲，涉及相控阵列天线。

背景技术

相控阵列或电子扫描阵列是产生无线电波的波束的受控天线阵列，该无线电波的波束可被电子地引导以指向不同方向而不用移动天线。在阵列天线中，来自发射器的射频电流以正确相位关系馈送到各个天线，使得来自单独天线的无线电波相加在一起以增加期望方向上的辐射，同时抵消以抑制不期望方向上的辐射。通过以下方式来形成高增益的定向区域(被称为“波束”)：使从每个辐射元件发射的信号的相位偏移以提供相长干涉和相消干涉，从而在期望方向上引导波束。由各个天线辐射的信号的相对振幅确定阵列的有效辐射图案。相控阵列可用于指向固定辐射图案，或用于在方位角或俯仰角上快速扫描。

发明内容

根据一个示例，提供了相控阵列天线，该相控阵列天线包括天线元件阵列，该天线元件阵列包括具有视轴方向的波束。多个相移器响应于调整通过该天线元件阵列传送的多个射频(RF)信号的相位的命令。控制器向该多个相移器提供该命令。所提供的命令由该多个相移器使用以在相对于该视轴方向的扫描角度范围内引导该波束。多个放大器用于放大该多个信号。该多个放大器中的每个放大器耦接到该天线元件阵列的天线端口并且具有取决于该天线端口处的天线端口阻抗的性能特性。该天线阻抗随该扫描角度范围内的该波束的扫描角度而变化，并且该放大器被配置为使得在该天线端口阻抗的与不同于该视轴方向的该扫描角度范围内的特定扫描角度相对应的值下实现了该性能特性的最大值。

根据另一个示例，提供了一种用于实现具有视轴方向的相控阵列天线的方法。为该相控阵列天线选择限定的扫描角度范围内的扫描角度，使得所选择的扫描角度不同于与该视轴方向相关联的扫描角度。与构成该相控阵列天线的多个天线元件中的每个天线元件相关联的天线端口阻抗随该相控阵列天线的该扫描角度而变化。多个放大器各自耦接到该多个天线元件中的一个天线元件的天线端口。该多个放大器中的每个放大器被配置为使得当天线端口处的阻抗对应于所选择的扫描角度时，实现该多个放大器的性能特性的最大值。

根据又一个示例，相控阵列天线包括天线元件阵列，该天线元件阵列包括具有视轴方向的波束。第一组相移器响应于调整在该天线元件阵列处接收的射频(RF)信号的相位的命令。第二组相移器响应于调整发射信号的相位以供该天线元件阵列进行发射的命令。控制器向该第一组相移器和该第二组相移器提供该命令。所提供的命令用于在相对于该视轴方向的扫描角度范围内引导该波束。第一组放大器放大在该天线元件阵列处接收的信号。该第一组放大器中的每个放大器耦接到该天线元件阵列的天线端口并且具有取决于该天线端口处的天线端口阻抗的第一性能特性。该天线阻抗随着该扫描角度范围内的该波束的扫描角度而变化，其中在该天线端口阻抗的与不同于该视轴方向的第一扫描角度相对应的第一值下实现该第一性能特性的最大值。第二组放大器放大将由该天线元件阵列发射的发射信号。该第二组放大器中的每个放大器耦接到该天线元件阵列的天线端口，并且具有取决于该天线端口处的天线端口阻抗的第二性能特性，其中在该天线端口阻抗的与不同于该视轴方向和该第一扫描角度中的每一者的第二扫描角度相对应的第二值下实现该第二性能特性的最大值。

附图说明

对于本发明所涉及的领域的技术人员而言，通过参考附图阅读以下描述，本发明的上述和其他特征将变得显而易见，其中：

图1是示出天线增益下降的一个示例的图表；

图2是示出根据本文提出的系统和方法调谐的放大器的一个示例的性能的图表；