多波束天线系统技术方案

天线阵列(500，500a‑d)包括：第一天线(510，510a)，所述第一天线(510，510a)设置在微带线(530)上并且在第一方向(D1)上沿着第一轴线(520)定向；第二天线(510，510b)，所述第二天线(510、510b)设置在所述微带线上并且在所述第一方向上沿着第二轴线(522)定向；第三天线(510、510c)，所述第三天线(510、510c)设置在所述微带线上并且在与所述第一方向相反的第二方向(D2)上沿着所述第一轴线定向；第四天线(510、510d)，所述第四天线(510、510d)设置在所述微带线上并且在所述第二方向上沿着所述第二轴线定向。所述天线阵列进一步包括：移相器(560)，所述移相器(560)连接至所述天线中的至少一个。

Multi beam antenna system

The antenna array (500500a d) includes a first antenna (510510a), the first antenna (510510a) is arranged in the microstrip line (530) and (D1) in a first direction along the first axis directional antenna (520); second (510510b), the second antenna (510, 510B) in the set the microstrip line and in the first direction along the second axis directional antenna (522); third (510, 510C), the third antenna (510, 510C) is arranged on the microstrip line and in a second direction opposite the first direction (D2) along the first axis direction; the fourth antenna (510, 510d), the fourth antenna (510, 510d) is arranged on the microstrip line and in the second direction along the second axis direction. The antenna array further includes a phase shifter (560), and the phase shifter (560) is connected to at least one of the antennas.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多波束天线系统
本公开涉及一种多波束天线系统。
技术介绍
通信网络是用于接收信息(信号)并且将该信息发送到目的地的大型分布式系统。在过去的几十年中，对通信接入的需求已经急剧增加。尽管传统的有线和光纤路上通信线、蜂窝网络、和对地静止卫星系统在不断地增加以适应需求的增长，但是现有的通信基础设施仍然不够大，不足以适应需求的增加。另外，世界上的一些地区尚未连接到通信网络，因此不能成为一切都连接到互联网的全球社区的一部分。卫星可以用于向有线电缆无法到达的地区提供通信服务。卫星可以是对地静止的或者非对地静止的。从地球上的特定位置来看，对地静止卫星永远保持在天空的相同区域，因为卫星以恰好一天的轨道周期环绕赤道运行。非对地静止卫星通常在低地球或者中地球轨道运行，并且不会相对于地球上的固定点保持静止；卫星的轨道路径可以部分地由与地球中心相交并且包含轨道的平面描述。每颗卫星可以配备有称为卫星间链路(或者，更普遍地，装置间链路)以与在相同平面上或者在其它平面上的其它卫星通信的通信装置。该通信装置使得卫星能够与其它卫星通信。这些通信装置是昂贵的且重量重。另外，通信装置显著增加了建造、发射和运行每颗卫星的成本；它们还使卫星通信系统以及相关联的天线和机构的设计和开发大大复杂化，以使得每颗卫星都能够获取并且追踪相对位置正在改变的其它卫星。每个天线都有机械的或者电子的转向机构，该转向机构增加了卫星的重量、成本、振动、和复杂度，并且增加了故障的风险。相较于仅与在相同平面上的邻近卫星通信的链路，因为在相对位置上的变化更少，这些追踪机构的要求对于旨在与在不同平面上的卫星通信的卫星间链路更具挑战性。类似的考虑和附加成本适用于具有气球间链路的高空通信气球系统。
技术实现思路
本公开的一个方面提供了一种天线阵列。该天线阵列包括第一天线、第二天线、第三天线、和第四天线。第一天线设置在微带上并且在第一方向上沿着第一轴线定向。第二天线设置在微带上并且在第一方向上沿着第二轴线定向。第三天线设置在微带上并且在与第一方向相反的第二方向上沿着第一轴线定向。第四天线设置在微带上并且在第二方向上沿着第二轴线定向。天线阵列进一步包括移相器，该移相器连接至天线中的至少一个。本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或者多个。每个天线的定向可以指示和/或对应该天线的波束定向或者其波束赋形形式的定向。而且，天线的定向可以用于使对应的发射波束转向或者作为用于使对应的发射波束转向的参考方向。在一些实施方式中，天线阵列包括与在第一方向上定向在第一轴线上的第一天线连接的第一馈线和与在第一方向上定向在第二轴线上的第二天线连接的第二馈线。天线阵列可以进一步包括与在第二方向上定向在第一轴线上的第三天线连接的第三馈线和与在第二方向上定向在第二轴线上的第四天线连接的第四馈线。天线阵列可以包括与第一馈线和第二馈线连接的第一阵列馈线和与第三馈线和第四馈线连接的第二阵列馈线。在一些示例中，第一天线、第二天线、第三天线、和第四天线发送可转向波束。天线阵列可以包括与第一天线、第二天线、第三天线、和第四天线连接的巴特勒矩阵。可转向波束可以通过改变至第一馈线和第二阵列馈线的电力来转向。巴特勒矩阵可以与移相器连接以提供波束赋形网络。天线阵列可以进一步包括与第一馈线连接的第一输入端口和与第二馈线连接的第二输入端口。天线阵列可以进一步包括与信号从第一输入端口到第一天线必须行进的距离有关的第一信号长度和与信号从第二输入端口到第三天线必须行进的距离有关的第二信号长度。第一信号长度和第二信号长度可以是不同的长度。波束可以通过调整移相器以使可转向波束来转向，其中，可转向波束发送和/或接收数据。本公开的另一方面提供了一种通信系统。该通信系统可以包括：无人机系统；至少一个天线阵列，该至少一个天线阵列设置在无人机系统上；以及地面站，该地面站配置为与至少一个天线阵列通信。至少一个天线阵列可以包括第一天线、第二天线、第三天线、和第四天线。第一天线设置在微带上并且配置为发送第一信号。第二天线设置在微带上并且配置为发送第二信号。第三天线设置在微带上并且配置为发送第三信号。第四天线设置在微带上并且配置为发送第四信号。天线阵列进一步包括与天线中的至少一个连接的移相器，其中，第一信号、第二信号、第三信号、和第四信号组合以形成可转向波束。该方面可以包括以下可选特征中的一个或者多个。在一些示例中，无人机系统基于无人机系统相对于地面站的位置使可转向波束转向。至少一个天线阵列可以包括具有第一可转向波束的第一天线阵列和具有第二可转向波束的第二天线阵列，其中，第二可转向波束与第一可转向波束组合以形成第三可转向波束。响应于通过地面站传送的数据量，第二可转向波束与第一可转向波束组合以形成第三可转向波束。响应于通过第一天线阵列和第二天线阵列接收到的信号长度，第二可转向波束可以进一步与第一可转向波束组合以形成第三可转向波束。在一些实施方式中，第三可转向波束传送数据到地面站。第二可转向波束传送数据到第一地面站并且第三可转向波束传送数据到第二地面站。第二可转向波束可以进一步传送数据到用户装置。在一些示例中，第一天线设置在微带上并且在第一方向上沿着第一轴线定向，并且第二天线设置在微带上并且在第一方向上沿着第二轴线定向。第三天线设置在微带上并且在与第一方向相反的第二方向上沿着第一轴线定向，并且第四天线设置在微带上并且在第二方向上沿着第二轴线定向。每个天线的定向可以指示和/或对应天线的波束定向或者其波束赋形形式的定向。而且，天线的定向可以用于使对应的发射波束转向或者作为用于使对应的发射波束转向的参考方向。天线阵列可以进一步包括与在第一方向上定向在第一轴线上的第一天线连接的第一馈线和与在第一方向上定向在第二轴线上的第二天线连接的第二馈线。天线阵列可以进一步包括与在第二方向上定向在第一轴线上的第三天线连接的第三馈线和与在第二方向上定向在第二轴线上的第四天线连接的第四馈线。天线阵列还可以包括与第一馈线和第二馈线连接的第一阵列馈线和与第三馈线和第四馈线连接的第二阵列馈线。在下面的附图和说明中陈述本公开的一个或者多个实施方式的细节。其它方面、特征、和优点将通过说明书、附图和权利要求书而变得显而易见。附图说明图1A是示例性通信系统的示意图。图1B是具有卫星和通信气球的示例性全球规模通信系统的示意图，在该通信系统中卫星形成极轨星座。图1C是形成Walker星座的图1A的示例性卫星组的示意图。图2A和2B是示例高空平台的透视图。图3是示例卫星的透视图。图4A是包括高空平台和地面终端的示例性通信系统的示意图。图4B是包括相控天线阵列和终端用户的示例性通信系统的示意图。图5A是示例性相控天线阵列的俯视图。图5B是包括巴特勒矩阵的示例性相控天线阵列的示意图。图5C是包括移相器的示例性相控天线阵列的示意图。图5D是包括巴特勒矩阵和移相器的示例性相控天线阵列的示意图。图6是多个示例性相控天线阵列的示意图。在各个附图中，类似的附图标记指示类似的元素。具体实施方式参照图1A至1C，在一些实施方式中，全球规模通信系统100包括地面站110(例如，源地面站110a和目的地地面站110b)、高空平台(HAP)200、和卫星300。源地面站110a可以与卫星300通信，卫星300可以与HA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线阵列(500，500a‑d)，所述天线阵列(500，500a‑d)包括：第一天线(510，510a)，所述第一天线(510，510a)设置在微带(530)上并且在第一方向(D1)上沿着第一轴线(520)定向；第二天线(510，510b)，所述第二天线(510，510b)设置在所述微带(530)上并且在所述第一方向(D1)上沿着第二轴线(522)定向；第三天线(510，510c)，所述第三天线(510，510c)设置在所述微带(530)上并且在与所述第一方向(D1)相反的第二方向(D2)上沿着所述第一轴线(520)定向；第四天线(510，510d)，所述第四天线(510，510d)设置在所述微带(530)上并且在所述第二方向(D2)上沿着所述第二轴线(522)定向；以及移相器(560)，所述移相器(560)连接至所述天线中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.28 US 14/810,7611.一种天线阵列(500，500a-d)，所述天线阵列(500，500a-d)包括：第一天线(510，510a)，所述第一天线(510，510a)设置在微带(530)上并且在第一方向(D1)上沿着第一轴线(520)定向；第二天线(510，510b)，所述第二天线(510，510b)设置在所述微带(530)上并且在所述第一方向(D1)上沿着第二轴线(522)定向；第三天线(510，510c)，所述第三天线(510，510c)设置在所述微带(530)上并且在与所述第一方向(D1)相反的第二方向(D2)上沿着所述第一轴线(520)定向；第四天线(510，510d)，所述第四天线(510，510d)设置在所述微带(530)上并且在所述第二方向(D2)上沿着所述第二轴线(522)定向；以及移相器(560)，所述移相器(560)连接至所述天线中的至少一个。2.根据权利要求1所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括：第一馈线(512，512a)，所述第一馈线(512，512a)连接至在所述第一方向(D1)上定向在所述第一轴线(520)上的所述第一天线(510，510a)；以及第二馈线(512，512b)，所述第二馈线(512，512b)连接至在所述第一方向(D1)上定向在所述第二轴线(522)上的所述第二天线(510，510b)。3.根据权利要求2所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括：第三馈线(512，512c)，所述第三馈线(512，512c)连接至在所述第二方向(D2)上定向在所述第一轴线(520)上的所述第三天线(510，510c)；以及第四馈线(512，512d)，所述第四馈线(512，512d)连接至在所述第二方向(D2)上定向在所述第二轴线(522)上的所述第四天线(510，510d)。4.根据权利要求3所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括：第一阵列馈线(511a)，所述第一阵列馈线(511a)连接至所述第一馈线(512，512a)和所述第二馈线(512，512b)；以及第二阵列馈线(511b)，所述第二阵列馈线(511b)连接至所述第三馈线(512，512c)和所述第四馈线(512，512d)。5.根据权利要求4所述的天线阵列(500，500a-d)，其中，所述第一天线(510，510a)、所述第二天线(510，510b)、所述第三天线(510，510c)和所述第四天线(510，510d)发送可转向波束(540)。6.根据权利要求5所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括与所述第一天线(510，510a)、所述第二天线(510，510b)、所述第三天线(510，510c)和所述第四天线(510，510d)连接的巴特勒矩阵(550)。7.根据权利要求5所述的天线阵列(500，500a-d)，其中，所述可转向波束(540)能够通过改变至所述第一阵列馈线(511a)和所述第二阵列馈线(511b)的电力来转向。8.根据权利要求7所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括与所述移相器(560)连接以提供波束赋形网络的巴特勒矩阵(550)。9.根据权利要求5所述的天线阵列(500，500a-d)，其进一步包括：第一输入端口(514，514a)，所述第一输入端口(514，514a)连接至所述第一馈线(512，512a)；第二输入端口(514，514b)，所述第二输入端口(514，514b)连接至所述第二馈线(512，512b)；第一信号长度，所述第一信号长度与信号从所述第一输入端口(514，514a)到所述第一天线(510，510a)必须行进的距离有关；以及第二信号长度，所述第二信号长度与所述信号从所述第二输入端口(514，514b)到所述第三天线(510，510c)必须行进的距离有关，其中，所述第一信号长度和所述第二信号长度是不同的长度。10.根据权利要求9所述的天线阵列(500，500a-d)，其中，所述波束(540)能够通过调整所述移相器(560)以使所述可转向波束(540)转向来转向。11.根据权利要求10所述的天线阵列(500，500a-d)，其中，所述可转向波束(540)发送和/或接收数据。12.一种通信系统(100)，所述通信系统(100)包括：无人机系统(200)；至少一个天线阵列(500，500a-d)，所述至少一个天线阵列(500，500a-d)设置在所述无人机系统(200)上，所述至少一个天线阵列(500，500a-d)包括：第一天线(510，510a)，所述第一天线(510，510a)设置在微带(530)上并且配置为发送第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：德迪·大卫·哈齐扎，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US