用于阵列天线系统的温度补偿系统和方法技术方案

公开了补偿天线阵列的信号路径中的温度的系统和方法。信号路径包括天线元件、第一移相器或时间延迟单元以及第一可变增益功率放大器。系统和方法可向斜率控制电路提供本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个，并至少部分地响应于本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个使用斜率控制电路提供相位控制信号或增益控制信号。

【技术实现步骤摘要】
相关专利申请的交叉引用本申请涉及West等人于2015年6月30日提交的序列号为14/788360的美国申请、West等人于2014年6月6日提交的序列号为14/300021的美国申请、West等人于2014年6月6日提交的序列号为14/300074的美国申请和West等人于2014年6月6日提交的序列号为14/300055的美国申请，这些申请都被转让给本申请的受让人并特此通过引用被全部并入本文。背景本公开通常涉及天线系统的领域。更具体地，本公开通常涉及天线阵列的领域，包括但不限于相控阵天线系统或电子扫描阵列(ESA)天线系统，例如有源电子扫描阵列(AESA)天线系统。天线阵列与收发机一起被利用。如在本申请中使用的，术语“收发机”指被具体化为发射机、接收机或发射机/接收机的电子设备。可通过使用耦合到天线阵列中的各自天线元件的移相器和放大器以在瞄准角下引导天线来操纵天线阵列。移相器可以是可变移相器，其响应于将天线引导到适当的瞄准角而不物理地移动天线元件的一组命令而提供一组相位延迟。温度变化可影响在天线阵列中的相位的准确度和增益控制，且因而影响波束定位的准确度和波束对称性。某些应用例如雷达系统、地面通信系统、卫星通信系统、传感器等对相位和振幅控制中的错误特别敏感。因此，期望天线阵列中的温度无关的相位和增益控制，以减少相位和振幅控制中的错误。常规天线阵列已在信号路径内的子电路元件级处尝试温度补偿。然而，不是所有子电路元件都能够具有自动温度补偿电路，且在发射和接收链中补偿每个元件是难以提供的。此外，过程变化可在每个子电路元件中引起非均匀温度变化，对其的补偿在子电路元件基础上很困难。此外，这样的常规补偿系统增加了天线阵列的尺寸、成本、功率和重量。因此，存在对补偿天线系统中的温度变化的方法的需要，该方法不明显增加收发机或天线系统的尺寸、成本、功率和/或重量。此外，存在对具有对天线元件和分配器之间的信号路径的温度补偿的天线系统的需要。仍然进一步地，存在对具有原位温度补偿的稳健的基于AESA或其它基于相控阵天线的系统的需要。仍然进一步地，存在对具有对单独的接收和发射链的实时温度补偿的基于AESA或其它基于相控阵天线的系统的需要。仍然进一步地，存在对补偿由于温度变化而引起的增益变化的、基于AESA或其它基于相控阵天线的系统的需要。仍然进一步地，存在对补偿由于温度变化而引起的相位变化的、基于AESA或其它基于相控阵天线的系统的需要。仍然进一步地，存在对位于天线阵列中的每个发射和/或接收通道处的稳健温度补偿方案的需要。概述在一个方面中，本文公开的专利技术性概念定向到补偿天线阵列的信号路径中的温度的系统。信号路径包括天线元件、第一移相器或时间延迟单元，以及第一可变增益功率放大器。该系统向斜率控制电路提供本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个，并至少部分地响应于本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个使用斜率控制电路来提供相位控制信号或增益控制信号。在另一方面中，本文公开的专利技术性概念定向到天线系统。天线系统包括信号路径；每个信号路径包括天线元件、移相器或时间延迟单元、第一可变增益功率放大器和温度补偿电路。温度补偿电路包括斜率控制电路和温度可变增益放大器。温度可变增益放大器、第一可变增益功率放大器、天线元件、移相器和可变增益功率放大器串联地布置在每个信号路径中。斜率控制电路配置成接收第一温度信号并向温度可变增益放大器提供增益控制信号以补偿由于信号路径中的温度变化而引起的增益变化。在另一方面中，本文公开的专利技术性概念定向到补偿天线阵列的信号路径中的温度的方法。信号路径包括天线元件、第一移相器或时间延迟单元以及第一可变增益功率放大器。该方法包括向信号路径中的第二可变增益控制放大器的斜率控制电路提供温度信号，以及至少部分地响应于温度信号使用斜率控制电路提供增益控制信号。在又一方面中，本文公开的专利技术性概念定向到补偿天线阵列的信号路径中的温度的方法。信号路径包括天线元件、第一移相器或时间延迟单元以及第一可变增益功率放大器。该方法包括向斜率控制电路提供本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个。该方法还包括至少部分地响应于本地温度信号、远程温度信号以及本地温度信号和远程温度信号中的至少一个使用斜率控制电路向第二移相器提供相位控制信号或向信号路径中的第二时间延迟单元提供时间延迟控制信号。附图的简要描述从结合附图理解的下面的详细描述中将更充分理解本文公开的专利技术性概念的实施例，其中相同的参考数字表示相同的元件，其中：图1是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的包括具有温度补偿的信号路径和波束控制电路的天线系统的方框图；图2A是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的具有对图1所示的收发机的温度补偿的发射信号路径的更详细方框图；图2B是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的具有对图1所示的收发机的温度补偿的接收机路径的更详细方框图；图3A是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的具有对图1所示的收发机的温度补偿的发射信号路径的更详细方框图；图3B是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的具有对图1所示的收发机的温度补偿的接收路径的更详细方框图；图4是示出根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的图2所示的信号路径的增益参数与温度的关系的图；图5是示出根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的图3所示的信号路径的相位参数与温度的关系的图；图6是示出根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的与图3所示的信号路径的射频信号相关的设备温度与温度的关系的图；图7是示出根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的与和图6所示的设备温度响应相关的射频信号相关的射频功率与时间的关系的图；图8是示出根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的与和图6所示的设备温度响应相关的射频信号相关的相位与时间的关系的图；以及图9是根据本文公开的专利技术性概念的一些实施例的对图1所示的信号路径的温度补偿的操作流程的图。详细描述在详细描述本文公开的专利技术性概念的实施例之前，应观察到，本文公开的专利技术性概念包括但不限于部件和电路的新颖结构组合，且不限于其特定的详细配置。相应地，部件和电路的结构、方法、功能、控制和布置主要通过容易可理解的方框表示和示意图在附图中示出，以便对受益于本文描述的本领域中的技术人员容易明显的结构细节不使本公开不清楚。此外，本文公开的专利技术性概念不限于在示例性图中描绘的特定实施例，但应根据权利要求中的语言来解释。通常参考附图，示出并描述可在雷达、传感器和通信系统中使用的收发机和天线系统。收发机和天线系统可利用天线阵列(例如电可操纵的天线阵列)。例如，可在通信、传感和/或雷达系统例如军事雷达或气象雷达系统、电子智能(ELINT)接收机、电子计数器测量(ECM)系统、电子支持测量(ESM)系统、定目标系统或其它系统中利用所述系统和方法。在一些实施例中，系统和方法用于提供超宽带(UWB)系统。可操纵的天线阵列可包括但不限于相控阵天线系统、电子扫描阵列天线系统或电子扫描阵列(ESA)天线系统，例如有源电子扫描阵列(AESA)天线系统。在一些实施例中，在天线元件和收发机之间的信号路径或级联内提供关于温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线系统，包括：多个信号路径，其中每个信号路径包括：天线元件；移相器或时间延迟单元；可变增益功率放大器；以及温度补偿电路，其包括斜率控制电路和温度可变增益放大器；并且其中所述温度可变增益放大器、所述天线元件、所述移相器和所述可变增益功率放大器串联地布置在所述多个信号路径中的信号路径中，其中所述斜率控制电路配置成接收温度信号并向所述温度可变增益放大器提供增益控制信号以补偿由于在所述信号路径中的温度变化而引起的增益变化。

【技术特征摘要】
2015.09.09 US 14/849,4911.一种天线系统，包括：多个信号路径，其中每个信号路径包括：天线元件；移相器或时间延迟单元；可变增益功率放大器；以及温度补偿电路，其包括斜率控制电路和温度可变增益放大器；并且其中所述温度可变增益放大器、所述天线元件、所述移相器和所述可变增益功率放大器串联地布置在所述多个信号路径中的信号路径中，其中所述斜率控制电路配置成接收温度信号并向所述温度可变增益放大器提供增益控制信号以补偿由于在所述信号路径中的温度变化而引起的增益变化。2.如权利要求1所述的系统，其中所述温度补偿电路是具有在100纳秒之下的对温度校正的响应时间的模拟信号处理器。3.如权利要求2所述的系统，其中所述温度补偿电路是具有在30纳秒之下的对温度校正的响应时间的模拟信号处理器。4.如权利要求1到3中的任一项所述的系统，其中所述温度信号是第一温度信号，以及所述斜率控制电路配置成接收第二温度信号并响应于所述第一温度信号和所述第二温度信号而提供所述增益控制信号。5.如权利要求4所述的系统，其中所述第二温度信号来自远程温度传感器，而所述第一温度信号来自本地温度传感器。6.如权利要求5所述的系统，其中所述远程温度传感器与绝对温度传感器成比例。7.如权利要求1到3中的任一项所述的系统，其中所述温度信号来自远程温度传感器或本地温度传感器。8.如权利要求4所述的系统，其中所述第一温度信号来自远程温度传感器，而所述第二温度信号来自本地温度传感器。9.如权利要求1到8中的任一项所述的系统，其中所述温度补偿电路还包括温度相关移相器或时间延迟元件，并且所述斜率控制电路配置成向所述温度相关移相器提供相位控制信号或向所述时间延迟元件提供时间延迟控制信号以补偿由于所述信号路径中的所述温度变化而引起的相位变化。10.如权利要求1到8中的任一项所述的系统，其中波束控制电路配置成向所述可变增益放大器提供增益控制信号并向所述移相器提供相位控制信号以控制所述可变增益放大器的增益和所述移相器的相位，从而实现波束操纵。11.一种补偿天线阵列的信号路径中的温度的方法，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·L·哈格曼，拉塞尔·D·怀斯，詹姆斯·B·韦斯特，
申请(专利权)人：罗克韦尔柯林斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US