多功能共享孔径阵列制造技术

本申请涉及多功能共享孔径阵列。多功能射频(RF)系统可以包括用于发送和接收雷达信号和通信信号的共享相控阵天线子系统。该系统还可以包括被配置用于控制共享相控阵天线子系统的操作的集成电子封装。集成电子封装可以包括调制器/解调制器子系统。调制器/解调制器子系统可以包括雷达模块，该雷达模块选择性地联接至共享相控阵天线子系统以发送和接收雷达信号。雷达模块被配置成通过共享相控阵天线子系统来发送和接收雷达信号。调制器/解调制器子系统还可以包括通信模块，该通信模块选择性地联接至共享相控阵天线子系统以发送和接收通信信号。通信模块被配置成通过共享相控阵天线子系统来发送和接收通信信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及天线阵列、雷达系统以及通信系统，并且更具体地说，涉及多功能共享孔径阵列或共享天线阵列。
技术介绍
当前雷达和通信系统或子系统被实现为各具有分离孔径和电子装置的独立系统。这种解决方案需要增加的重量和用于分离孔径的更大表面积。在某些应用中，这可以接受。然而，当在具有更小表面积和重量限制的平台(如无人机(UAV))上期望这种多功能时，具有多个分离功能和系统是不实际的。另外，该分离系统还需要更长时间来卸载传感器数据，如通过雷达系统接收并处理、并接着通过通信系统卸载或发送至另一位置(如从UAV至地面站)的传感器数据。这缩减了用于提供更接近实时的情况获知的能力。该分离独立系统还使得将连网UAV用于分布式感测、处理以及合作不太有效。
技术实现思路
根据实施例，多功能射频(RF)系统可以包括用于发送和接收雷达信号和通信信号的共享相控阵天线子系统。所述系统还可以包括被设置用于控制所述共享相控阵天线子系统的操作的集成电子封装。所述集成电子封装可以包括调制器/解调制器子系统。所述调制器/解调制器子系统可以包括雷达模块，该雷达模块选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收雷达信号。所述雷达模块可以被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收雷达信号。所述调制器/解调制器子系统还可以包括通信模块，该通信模块选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收通信信号。所述通信模块可以被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收通信信号。根据另一实施例和前一实施例，一种共享相控阵天线子系统可以包括彼此相邻设
置的多个天线拼块(tile)。每一个天线拼块可以包括用于发送和接收雷达信号和通信信号的有源相控阵孔径。所述共享相控阵天线子系统还可以包括相邻拼块之间的间隙区。所述共享相控阵天线子系统可以另外包括用于针对所述多个拼块的电力、RF信号以及数据中的至少一个的分配网络。所述分配网络可以驻留在相邻拼块之间的所述间隙区中。根据另一实施例，一种用于发送和接收雷达信号和通信信号的方法可以包括以下步骤：设置被配置用于发送和接收雷达信号和通信信号的共享相控阵天线子系统。所述方法还可以包括以下步骤：集成被配置用于控制所述共享相控阵天线子系统的操作的电子封装。所集成的电子封装可以包括雷达模块，该雷达模块选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收雷达信号。所述雷达模块可以被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收雷达信号。所集成的电子封装还可以包括通信模块，该通信模块选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收通信信号。所述通信模块可以被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收通信信号。附图说明实施例的下列详细描述参照例示了本公开的具体实施例的附图。具有不同结构和操作的其它实施例不脱离本公开的范围。图1是根据实施例的多功能共享孔径(MFSA：multi-function shared aperture)系统的实施例的示意性框图。图2是根据实施例的MFSA系统的任务计算机子系统的实施例的示意性框图。图3是根据实施例的MFSA系统的调制器/解调制器子系统的实施例的示意性框图。图4是根据实施例的MFSA系统的射频(RF)接口子系统和多功能共享相控阵天线子系统的实施例的示意性框图。图5是根据实施例的MFSA系统的共享有源相天线阵列子系统的单位单元的实施例的示意性框图。图6A是根据实施例的MFSA系统的MFSA共享有源天线或辐射器阵列的实施例的立体图。图6B是图6A的、去除了顶部电路板的MFSA共享有源天线或辐射器阵列的立
体图。图7是根据实施例的包括64个天线元件的MFSA共享有源天线或辐射器阵列的实施例的俯视图。图8是根据本公开实施例的MFSA系统的分解立体图。图9是根据本公开实施例的、用于设置被配置用于发送和接收雷达信号和通信信号的MFSA系统的方法的实施例的流程图。具体实施方式实施例的下列详细描述参照例示了本公开的具体实施例的附图。具有不同结构和操作的其它实施例不脱离本公开的范围。相同附图标记可以指不同图中的相同部件或组件。在此使用特定术语仅仅为了方便，而不应视为针对所述实施例的限制。例如，诸如“近端”、“远端”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”、“向上”以及“向下”等的词语仅描述图中所示构造或者参照所描述图的取向而使用的相对位置。因为实施例的组件可以按许多不同取向来定位，所以出于例示的目的来使用方向性术语，而绝非进行限制。要明白的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不按限制性含义来进行，并且本专利技术的范围根据附属权利要求书来限定。图1是根据实施例的多功能共享孔径(MFSA)系统100的实施例的示意性框图。如在此所述，该MFSA系统100可以被配置成，发送和接收射频(RF)信号，其可以包括雷达信号或波形、和通信信号或波形。因此，该MFSA系统还可以被称为多功能RF系统。该MFSA系统100可以包括共享有源相控阵天线子系统102，其可以被配置成发送和接收雷达信号和通信信号。参照图5和6，对可以用于共享有源相控阵天线子系统102的共享有源相控阵天线子系统的实施例进行更详细描述。该系统100还可以包括集成电子封装104，该集成电子封装104可以配置用于控制共享相控阵天线子系统102的操作。该集成电子封装104可以包括调制器/解调制器子系统106。参照图3，对可以用于调制器/解调制器子系统106的调制器/解调制器系统的实施例进行更详细描述。该调制器/解调制器系统106可以通过RF接口子系统108联接至共享有源相控阵天线子系统102。参照图4，对可以用于RF接口子系统108的RF接口
子系统的实施例进行更详细描述。可以将MFSA存储立方体110与调制器/解调制器子系统106相关联，以存储各类信息或数据。参照图3，对可以用于该立方体110的MFSA存储立方体的实施例进行描述。可以由存储立方体110存储的各类信息或数据的示例可以包括，但不必限于：射束操纵控制信息、可以在卸载至另一系统之前通过系统100收集的监视信息、通信网络信息或消息、或者其它信息和数据。还可以将时钟和复位单元112与调制器/解调制器子系统106相关联。该时钟和复位单元112可以向调制器/解调制器子系统106提供用于定时该调制器/解调制器子系统106的操作的输入信号。该系统100或集成电子封装104还可以包括任务计算机子系统114。该任务计算机子系统114可以被配置用于控制MFSA系统100的其它子系统的操作，并且可以包括一套命令、控制、接口以及数据处理模块116，模块116可以被配置为在功能上集成其它子系统的操作并且控制其它子系统的操作。参照图2，对可以用于任务计算机子系统112的任务计算机子系统的实施例进行更详细描述。该任务计算机子系统114可以接收来自全球定位系统(GPS)单元118和惯性测量单元(IMU)120的数据。该GPS和IMU数据可以通过链路122和124从任务计算机子系统114发送至调制器/解调制器子系统106。任务计算机子系统114与调制器/解调制器子系统106本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能射频RF系统(100)，该多功能射频RF系统(100)包括：共享相控阵天线子系统(102、402、600)，该共享相控阵天线子系统(102、402、600)被配置用于发送和接收雷达信号和通信信号；以及集成电子封装(104)，该集成电子封装(104)被配置用于控制所述共享相控阵天线子系统的操作，所述集成电子封装包括调制器/解调制器子系统(106、300)，所述调制器/解调制器子系统(106、300)包括：雷达模块(336)，该雷达模块(336)选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收雷达信号，所述雷达模块被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收雷达信号，以及通信模块(322)，该通信模块(322)选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收通信信号，所述通信模块被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收通信信号。

【技术特征摘要】
2015.03.27 US 14/671,4791.一种多功能射频RF系统(100)，该多功能射频RF系统(100)包括：共享相控阵天线子系统(102、402、600)，该共享相控阵天线子系统(102、402、600)被配置用于发送和接收雷达信号和通信信号；以及集成电子封装(104)，该集成电子封装(104)被配置用于控制所述共享相控阵天线子系统的操作，所述集成电子封装包括调制器/解调制器子系统(106、300)，所述调制器/解调制器子系统(106、300)包括：雷达模块(336)，该雷达模块(336)选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收雷达信号，所述雷达模块被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收雷达信号，以及通信模块(322)，该通信模块(322)选择性地联接至所述共享相控阵天线子系统以发送和接收通信信号，所述通信模块被配置成通过所述共享相控阵天线子系统来发送和接收通信信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述共享相控阵天线子系统(102、402、600)包括：多个天线拼块(410a-410d、602a-602d)，所述多个天线拼块(410a-410d、602a-602d)彼此相邻设置，每一个天线拼块包括用于发送和接收雷达信号和通信信号的有源相控阵孔径(604a-604d)；间隙区(606)，该间隙区(606)位于相邻拼块之间；以及分配网络(609)，该分配网络(609)用于针对所述多个拼块的电力、RF信号以及数据中的每一个，所述分配网络驻留在相邻拼块之间的所述间隙区中。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述共享相控阵天线子系统(102、402、600)还包括：上电路板(608)；以及下电路板(610)；一组微带传送线(612)，该组微带传送线(612)设置在所述上电路板上、在相邻拼块之间的所述间隙区内，并且互连所述多个天线拼块用于电力分配，其中，每一个天线拼块(602a-602d)包括：中心插脚(614)，该中心插脚(614)由导电材料制成，所述中心插脚(614)在所述下电路板与所述上电路板之间延伸，所述中心插脚(614)的端部(616)通过在所述上电路板(608)中的通孔(618)而暴露；通孔罩(620)，该通孔罩(620)在所述中心插脚周围在所述下电路板与所述上电路板之间延伸；馈线(624)，该馈线(624)在所述通孔罩内在所述下电路板与所述上电路板之间延伸；以及辐射器探针(626)，该辐射器探针(626)设置在所述下电路板上，并且连接至所述馈线。4.根据权利要求2所述的系统，其中，每一个天线拼块(602a-602d)包括多个边，并且因驻留在相邻拼块之间的所述间隙区(606)内的、用于电力、RF通信以及数据中的至少一个的所述分配网络(609)，而能够被配置用于沿任何平面方向扩缩。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述共享相控阵天线子系统(102、402、600)能够通过沿任何平面维度添加相邻天线拼块(602a-602d)来扩缩。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统具备下列中的至少一个：相邻天线拼块(602a-602d)的中心之间的间距大约是提供预定扫描能力的波长的一半；以及所述共享相控阵天线子系统(600)包括能够通过添加或去除天...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·皮茨，J·A·纳瓦罗，L·蔡，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US