超超宽带AESA的系统和方法技术方案

在一个方面，本发明专利技术公开的发明专利技术构思涉及采用电流板阵列(CSA)波长缩放孔径的天线阵列系统。CSA波长缩放孔径可以包括与第一工作频带相关联的第一频率区域和与第二工作频带相关联的第二频率区域。第一工作频带可以包括具有被缩放以支持第一工作频带的相应多个第一单位单元的一个或多个电流板子阵列。第二工作频带可以包括具有被缩放以支持第二工作频带的相应多个第二单位单元的一个或多个电流板子阵列。CSA波长缩放孔径可以包括一个或多个电容器，每个电容器耦合到第一频率区域的相应第一单位单元和第二频率区域的相应第二单位单元。

【技术实现步骤摘要】
超超宽带AESA的系统和方法
技术介绍
有源电子扫描阵列(AESA)系统在工作频率的相应超宽带(UWBs)上提供可靠的性能。AESA系统常用在通信系统、军事和气象雷达系统、电子情报系统，或生物或医学微波成像系统中。AESA系统经由相应的发射/接收模块(TRMs)组，利用可操作的辐射元件(或天线元件)阵列。通过独立地转向其每个天线元件，AESA系统通过与多个天线元件相关联信号的构造性累积来提供相对高的接收/传输性能。另外，由于同时使用并独立地转向相应的多个天线元件的固有能力，AESA系统内的一个或几个天线元件的单个故障对AESA系统整体的操作几乎没有影响。而且，由于它们在相应UWB内从一个操作频率跳到另一个操作频率的能力，AESA系统难以干扰。然而，现有的ESA系统受到各种限制。例如，许多AESA系统的特征在于具有厚的孔径。例如，在典型的Vivaldi孔径中，天线元件的长度大约是在最高支持频率的波长的四倍。这种厚度对在部署平台上安装VivaldiAESA系统所需的空间施加了约束。另外，在构建许多AESA孔径中所采用的印刷电路板(PCB)技术对可实现的最大瞬时带宽(IBW)施加了限制。而且，现有的AESA孔径拓扑可能不能提供足够的拓扑灵活性，以符合弯曲的部署平台表面。特别地，大多数现有的AESA孔径具有平面构造。此外，大多数现有的AESA孔径结构不容易扩展。这种扩展性上的缺陷增加了构造大型AESA孔径的复杂性和成本。现有AESA系统的局限性可能阻碍在需要比现有AESA系统支持的典型UWB更宽频带的，或需要大的和/或非平面孔径的，新的通信、军事或传感系统中扩展AESA系统的使用的可能性。克服这种限制将支持这样的新系统，并且可以允许降低成本的AESA孔径。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术公开的专利技术构思涉及包括高频子阵列的天线阵列系统，该高频子阵列包括被缩放以支持具有相应最大工作频率f1的第一工作频带的多个第一单位单元。第一工作频带表示天线阵列系统的全工作频带。天线阵列系统还可以包括围绕高频子阵列布置的多个中频子阵列。每个中频子阵列可以包括被缩放以支持具有小于f1的相应最大工作频率f2的第二工作频率的多个第二单位单元。天线阵列系统还可以包括一个或多个第一电容器，每个第一电容器耦合到高频子阵列的相应第一单位单元和多个中频子阵列的相应第二单位单元。天线阵列系统还可以包括围绕多个中频子阵列布置的多个低频子阵列。每个低频子阵列可以包括被缩放以支持具有小于f2的相应最高频率f3的第三工作频率的多个第三单位单元。天线阵列系统还可以包括一个或多个第二电容器，每个第二电容器耦合到多个中频子阵列中的相应第二单位单元和多个低频子阵列中的相应第三单位单元。天线阵列系统还可以包括处理器，用于控制与多个第一单位单元、多个第二单位单元和多个第三单位单元相关联的操作参数。在一些实施例中，天线阵列系统还可以包括多个发射/接收模块(TRMs)。每个TRM可以与相应第一单位单元、相应第二单位单元或相应第三单位单元相关联。在一些实施例中，天线阵列系统还可以包括多个时间延迟单元，其中每个时间延迟单元可以与相应第一单位单元、相应第二单位单元或相应第三单位单元相关联。在一些实施例中，高频子阵列、多个中频子阵列中的每一个以及多个低频子阵列中的每一个可以与单独的印刷电路板(PCB)相关联。在一些实施例中，处理器可以被配置为激活高频子阵列、多个中频子阵列和多个低频子阵列中的至少一个，用于接收或发送无线电信号。在一些实施例中，可以根据非平面配置来布置高频子阵列、多个中频子阵列和多个低频子阵列。在一些实施例中，一个或多个第一电容器和一个或多个第二电容器可以是非平面电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器或一个或多个第二电容器可以是叉指电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器或一个或多个第二电容器可以是有源电子可变电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器包括冶金地耦合到相应第一单位单元和相应第二单位单元的集总无源电容器。在一些实施例中，一个或多个第二电容器包括冶金地耦合到相应第二单位单元和相应第三单位单元的集总无源电容器。在一些实施例中，多个第一单元电池、多个第二单元电池和多个第三单元电池包括交叉偶极子。在另一方面，本专利技术所公开的专利技术构思涉及包括高频子阵列的电流板阵列(CSA)波长缩放天线孔径，该高频子阵列包括被缩放以支持具有相应最大工作频率f1的第一工作频带的多个第一单位单元。第一工作频带表示CSA波长缩放天线孔径的全工作频带。CSA波长缩放天线孔径还可以包括围绕高频子阵列布置的多个中频子阵列。每个中频子阵列可以包括被缩放以支持具有小于f1的相应最大工作频率f2的第二工作频率的多个第二单位单元。CSA波长缩放天线孔径还可以包括一个或多个第一电容器，每个第一电容器耦合到高频子阵列的相应第一单位单元和多个中频子阵列的相应第二单位单元。CSA波长缩放天线孔径还可以包括围绕多个中频子阵列布置的多个低频子阵列。每个低频子阵列可以包括多个第三单位单元，其被缩放以支持具有小于f2的相应最高频率f3的第三工作频率。CSA波长缩放天线孔径还可以包括一个或多个第二电容器，每个第二电容器耦合到多个中频子阵列中的相应第二单位单元和多个低频子阵列中的相应第三单位单元。在一些实施例中，可以根据非平面配置来布置高频子阵列，多个中频子阵列和多个低频子阵列。在一些实施例中，一个或多个第一电容器和一个或多个第二电容器可以是非平面电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器或一个或多个第二电容器可以是叉指电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器或一个或多个第二电容器可以是有源电子可变电容器。在一些实施例中，一个或多个第一电容器包括冶金地耦合到相应第一单位单元和相应第二单位单元的集总无源电容器。在一些实施例中，一个或多个第二电容器包括冶金地耦合到相应第二单位单元和相应第三单位单元的集总无源电容器。在一些实施例中，多个第一单位单元、多个第二单位单元和多个第三单位单元包括交叉偶极子。附图说明从下面结合附图的详细描述中，将更全面地理解本专利技术公开的专利技术构思的实施例，其中类似的附图标记表示相同的元件，其中：图1是根据本专利技术公开的专利技术构思的一些实施例的电流板阵列(CSA)波长缩放孔径的框图；图2示出了根据本专利技术公开的专利技术构思的实施例的采用交叉偶极子的CSA波长缩放孔径的图；图3示出了根据本专利技术公开的专利技术构思的实施例的CSA波长缩放孔径的非平面配置的图；和图4示出了根据本专利技术公开的专利技术构思的实施例的采用CSA波长缩放孔径的有源电子扫描阵列(AESA)系统的图。具体实施方式在详细描述本专利技术公开的专利技术构思的实施例之前，应当注意，本专利技术公开的专利技术构思包括但不限于部件和电路的新颖结构组合，也不限于其特定的详细构造。因此，部件和电路的结构、方法、功能、控制和布置在很大程度上已经在附图中通过容易理解的框图表示和示意图示出，以便不会使具有结构细节的本公开模糊，这对于本领域技术人员来说是显而易见的，具有本专利技术描述的好处。进一步地，本专利技术公开的专利技术构思不限于示意图中所描绘的特定实施例，而应当根据权利要求中的语言来解释。有源电子扫描阵列(AESA)天线系统用于通信系统、卫星通信(SatCom)系统、传感和/或雷达系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线阵列系统，其特征在于，包括：高频子阵列，包括被缩放以支持具有相应的最大工作频率f1的第一工作频带的多个第一单位单元，所述第一工作频带表示所述天线阵列系统的全工作频带；围绕所述高频子阵列布置的多个中频子阵列，每个中频子阵列包括被缩放以支持具有小于f1的相应最大工作频率f2的第二工作频率的多个第二单位单元；一个或多个第一电容器，每个耦合到所述高频子阵列的相应第一单位单元和所述多个中频子阵列的相应第二单位单元；围绕所述多个中频子阵列布置的多个低频子阵列，每个低频子阵列包括被缩放以支持具有小于f2的相应最高频率f3的第三工作频率的多个第三单位单元；一个或多个第二电容器，每个耦合到所述多个中频子阵列的相应第二单位单元和所述多个低频子阵列的相应第三单位单元；和处理器，用于控制与所述多个第一单位单元、多个第二单位单元和所述多个第三单位单元相关联的操作参数。

【技术特征摘要】
2016.05.20 US 15/160,9591.一种天线阵列系统，其特征在于，包括：高频子阵列，包括被缩放以支持具有相应的最大工作频率f1的第一工作频带的多个第一单位单元，所述第一工作频带表示所述天线阵列系统的全工作频带；围绕所述高频子阵列布置的多个中频子阵列，每个中频子阵列包括被缩放以支持具有小于f1的相应最大工作频率f2的第二工作频率的多个第二单位单元；一个或多个第一电容器，每个耦合到所述高频子阵列的相应第一单位单元和所述多个中频子阵列的相应第二单位单元；围绕所述多个中频子阵列布置的多个低频子阵列，每个低频子阵列包括被缩放以支持具有小于f2的相应最高频率f3的第三工作频率的多个第三单位单元；一个或多个第二电容器，每个耦合到所述多个中频子阵列的相应第二单位单元和所述多个低频子阵列的相应第三单位单元；和处理器，用于控制与所述多个第一单位单元、多个第二单位单元和所述多个第三单位单元相关联的操作参数。2.根据权利要求1所述的天线阵列系统，其特征在于，还包括多个发射/接收模块(TRMs)，每个TRM与相应第一单位单元、相应第二单位单元或相应第三单位单元相关联。3.根据权利要求1或2所述的天线阵列系统，其特征在于，还包括多个时间延迟单元，每个时间延迟单元与相应第一单位单元、相应第二单位单元或相应第三单位单元相关联。4.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中，所述高频子阵列、所述多个中频子阵列和所述多个低频子阵列根据非平面配置进行布置。5.根据权利要求4所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述一个或多个第一电容器和所述一个或多个第二电容器包括非平面电容器。6.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述一个或多个第一电容器或所述一个或多个第二电容包括叉指电容器。7.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述一个或多个第一电容器或所述一个或多个第二电容器包括有源电子可变电容器。8.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述一个或多个第一电容器包括冶金地耦合到相应第一单位单元和相应第二单位单元的集总无源电容器。9.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述一个或多个第二电容器包括冶金地耦合到相应第二单位单元和相应第三单位单元的集总无源电容器。10.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中，所述多个第一单位单元、所述多个第二单位单元和所述多个第三单位单元包括交叉偶极子。11.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述处理器被配置为激活所述高频子阵列、所述多个中频子阵列和所述多个低频子阵列中的至少一个，用于接收或发送无线电信号。12.根据上述权利要求中任一项所述的天线阵列系统，其特征在于，其中所述高频子阵列、所述多个中频子阵列中的每一个以及所述多个低频子阵列中的每一个与单独的印刷电路板(PCB)相关联。13.一种电流板阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：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