使用适应性菱形相控阵列天线系统进行无线通信的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种天线系统，其包括形成菱形形状的辐射元件的阵列。该菱形形状包括第一轴线和第二轴线。菱形形状被定向为第一轴线与由多个机载通信中继平台共享的参考平面对准。响应于参考平面相对于阵列的位置变化，该菱形形状被重新定向以维持第一轴线与参考平面对准。

【技术实现步骤摘要】
使用适应性菱形相控阵列天线系统进行无线通信的系统和方法
本公开总体涉及无线通信，并且更具体地涉及用于利用具有适应性菱形形状的相控阵列天线系统的无线通信的系统和方法。
技术介绍
现代无线通信系统和网络在很大程度上依赖机载(例如，轨道的或空中的)通信平台，以路由地面基站和用户终端之间的通信(例如，传输和接收信息)。在这样的通信环境中，为了可靠的服务，需要在互不干扰的基础上共享频谱。在从用户终端到轨道或空中的通信平台的无线通信方向上，确定频谱共享的可行性的主要因素是由用户终端的天线传输的射频信号的旁瓣的振幅(或相对增益)。减少这种旁瓣干扰的常规解决方案通常不适合于移动用户终端。作为一个示例，当反射器天线减少旁瓣干扰时，它们具有大的轮廓并且需要复杂的机械波束指向机构以在移动环境中操作。作为另一示例，当圆形平面阵列具有低轮廓并且允许电子束转向时，它们生成高振幅旁瓣，这限制了频谱效率。因此，本领域技术人员继续在减少无线通信系统中的旁瓣干扰的领域中进行研究和开发工作。
技术实现思路
在一个示例中，所公开的天线系统包括形成菱形形状的辐射元件的阵列。该菱形形状包括第一轴线和第二轴线。该菱形形状被定向为第一轴线与由多个机载通信中继平台共享的参考平面对准。响应于参考平面相对于阵列的位置变化，该菱形形状被重新定向以维持第一轴线与参考平面对准。在另一示例中，所公开的通信系统包括沿共享的参考平面内的路径行进的多个机载通信中继平台，以及通过天线系统与中继平台中的一个进行无线通信的移动用户终端。该天线系统包括形成菱形形状的辐射元件的阵列。该菱形形状包括第一轴线和第二轴线。该菱形形状被定向为第一轴线与参考平面对准。响应于中继平台中的至少一个相对于用户终端的位置变化，该菱形形状被重新定向以维持第一轴线与参考平面对准。在又一个示例中，所公开的方法包括以下步骤：(1)以菱形形状配置辐射元件的阵列，该菱形形状包括第一轴线和第二轴线；(2)定向菱形形状以将第一轴线与由多个机载通信中继平台共享的参考平面对准；以及(3)响应于所述参考平面相对于阵列的位置变化，重新定向菱形形状以维持第一轴线与参考平面对准。所公开的系统和方法的其他示例将从以下详细描述、附图和所附权利要求书变得显而易见。附图说明图1是通过所公开的通信系统的前向链路与通信中继平台进行无线通信的用户终端的视场的示意图；图2是通过所公开的通信系统的返回链路与通信中继平台进行无线通信的用户终端的视场的示意图；图3是用户终端与多个通信中继平台中的一个之间的用户到中继链路的一个示例的示意图；图4是用户终端与多个通信中继平台中的一个之间的用户到中继链路的另一示例的示意图；图5是所公开的天线系统的辐射元件的阵列的一个示例的示意图；图6是由辐射元件形成的菱形形状的一个示例的示意图；图7是由辐射元件形成的菱形形状的另一示例的示意图；图8是定向成使第一轴线与参考平面对准的阵列的菱形形状的一个示例的示意图；图9是重新定向以使第一轴线与另一参考平面对准的阵列的菱形形状的一个示例的示意图；图10是图5的辐射元件的示意图，其中辐射元件选择性地被激励以形成定向成使第一轴线与图8的参考平面对准的菱形形状；图11是图5的辐射元件的示意图，其中辐射元件选择性被激励以形成定向成使第一轴线与图9的另一参考平面对准的菱形形状；图12是辐射元件的阵列的另一示例的示意图，辐射元件定向成使第一轴线与图8的参考平面对准；图13是图12的辐射元件的阵列的示意图，其中辐射元件定向成使第一轴线与图8的参考平面对准；图14是辐射图案的比较图；图15是所公开的天线系统的一个示例的示意性框图；图16是所公开的天线系统的另一示例的示意性框图；图17是所公开的通信方法的一个示例的流程图；以及图18是重新定向以使第一轴线与另一参考平面对准的阵列的菱形形状的一个示例的示意图。具体实施方式以下详细描述参考附图，其示出了由本公开描述的具体示例和/或示例。其它示例和/或具有不同结构和操作的示例不脱离本公开的范围。相同的参考标号可以表示不同附图中的相同特征、元件或部件。本文中对“示例”的引用意味着结合示例描述的一个或多个特征、结构、元件、部件或特性包括在至少一个示例或实施中。因此，整个本公开中的短语“在一个示例中”、“在另一示例中”和类似的语言可以但不一定表示相同的示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。下面提供根据本公开的可以是但不一定是所要求保护的主题的说明性非详尽的示例。参照图1和图2，公开了无线通信系统100的一个示例。通信系统100包括前向链路102(图1)和返回链路104(图2)。前向链路102(也称为下行链路)是用于从基站106到用户终端108的数据(例如，数据流)的无线传输的通信路径。返回链路104(也称为上行链路)是用于从用户终端108到基站106的数据的无线传输的通信路径。以这种方式，参考用户终端108使用术语下行链路和上行链路。虽然在图1和图2所示的示例中通过示例示出将数据从一个基站106传输到一个用户终端108的仅一个前向链路102和将数据从一个用户终端108传输到一个基站106的仅一个返回链路104，但是所公开的通信系统100可以包括将数据从多个基站106传输到多个用户终端108的多个前向链路102和/或将数据从多个用户终端108传输到多个基站106的多个返回链路104。在示例性示例中，前向链路102通过一个或多个机载(例如，高海拔或轨道的)通信中继平台110(这里通常称为中继平台110)将数据从基站106中的一个或多个传输到用户终端108中的一个或多个。类似地，返回链路104通过中继平台110中的一个或多个将数据从用户终端108中的一个或多个传输到基站106中的一个或多个。参照图1，在一个示例中，前向链路102包括一个或多个基站到中继(BTR)链路112(在图1中仅明确地标识出BTR链路112中的一个)。BTR链路112是用于从基站106到中继平台110的数据的无线传输的通信路径。在一个示例中，前向链路102还包括一个或多个中继到用户(RTU)链路114(在图1中仅明确地标识出RTU链路114中的一个)。RTU链路114是用于从中继平台110到用户终端108的数据的无线传输的通信路径。作为一个示例，基站106中的一个或多个通过BTR链路112与中继平台110(分别标识为第一中继平台110a、第二中继平台110b和第三中继平台110c)中的一个或多个进行通信。作为一个示例，中继平台110(例如，第一中继平台110a、第二中继平台110b和/或第三中继平台110c等)中的一个或多个通过RTU链路114与用户终端108中的一个或多个进行通信。参照图2，相反地，在一个示例中，返回链路104包括一个或多个用户到中继(UTR)链路116(在图2中仅明确地标识出UTR链路116中的一个)。UTR链路116是用于从用户终端108到中继平台110的数据的无线传输的通信路径。在一个示例中，返回链路104还包括一个或多个中继到基站(RTB)链路118(在图2中仅明确地标识出RTB链路118中的一个)。RTB链路118是用于从中继平台110到基站106的数据的无线传输的通信路径。作为一个示例，用户终端108中的一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线系统(200)，其包括：形成菱形形状(206)的辐射元件(204)的阵列(202)，其中：所述菱形形状包括第一轴线(210)和第二轴线(212)，所述菱形形状被定向为所述第一轴线与由多个机载通信中继平台(110)共享的参考平面(120)对准，以及响应于所述参考平面相对于所述阵列的位置变化，所述菱形形状被重新定向以维持所述第一轴线与所述参考平面对准。

【技术特征摘要】
2016.10.13 US 15/292,2941.一种天线系统(200)，其包括：形成菱形形状(206)的辐射元件(204)的阵列(202)，其中：所述菱形形状包括第一轴线(210)和第二轴线(212)，所述菱形形状被定向为所述第一轴线与由多个机载通信中继平台(110)共享的参考平面(120)对准，以及响应于所述参考平面相对于所述阵列的位置变化，所述菱形形状被重新定向以维持所述第一轴线与所述参考平面对准。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述阵列包括圆形平面阵列(208)，所述圆形平面阵列包括激励的辐射元件(204a)和去激励的辐射元件(204b)，以及所述激励的辐射元件形成所述菱形形状。3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括电子耦合到所述阵列的处理器(236)，其中：所述处理器经配置以通过激励和去激励所述辐射元件中选择的辐射元件来电子地定向所述菱形形状，以及所述处理器经配置以通过激励和去激励所述辐射元件中选择的不同的辐射元件以使所述菱形形状围绕所述阵列的中心(216)旋转，来电子地重新定向所述菱形形状。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中：所述阵列包括菱形平面阵列(218)，所述菱形平面阵列包括激励的辐射元件(204a)，以及所述激励的辐射元件形成所述菱形形状。5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括机械地联接到所述阵列的旋转机构(240)，其中：所述旋转机构经配置以机械地定向所述菱形形状，以及所述旋转机构经配置以通过使所述阵列围绕所述阵列的中心(216)旋转来机械地重新定向所述菱形形状。6.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述第一轴线和所述第二轴线具有相等的长度。7.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述第一轴线和所述第二轴线具有不同的长度。8.一种通信系统(100)，其包括：多个机载通信中继平台(110)，其沿共享的参考平面(120)内的路径(122)行进；以及用户终端(108)，其通过天线系统(200)与所述通信中继平台中的一个进行无线通信，所述天线系统包括形成菱形形状(206)的辐射元件(204)的阵列(202)，其中：所述菱形形状包括第一轴线(210)和第二轴线(212)，所述菱形形状被定向为所述第一轴线与所述参考平面对准，以及响应于所述中继平台中的至少一个相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·威兰，Y·J·费里亚，P·若玛纽吉姆，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US