用于多模式有源电子扫描阵列的系统和方法技术方案

在本文中所描述的系统和方法涉及能够执行频分双工(FDD)操作和时分双工(TDD)操作的有源电子扫描阵列(AESA)。AESA包括开关网络，所述开关网络具有耦合在收发机与一个或多个阵列元件之间的一个或多个切换级，以将AESA在FDD操作与TDD操作之间切换，修改AESA中的阵列元件中的一个或多个阵列元件的功能，并且将AESA的部分在不同功能之间交换。开关网络可以被设置在AESA的馈送部分中。因此，AESA中的阵列元件中的每个或者多个阵列元件的子阵列的功能可以在AESA的馈送部分处被修改。阵列元件可以被配置用于TDD操作和FDD操作，并且可以被配置为发送元件、接收元件、或隔离元件。

System and Method for Multi-mode Active Electronic Scanning Array

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多模式有源电子扫描阵列的系统和方法
技术介绍
如在本领域中公知的，频分双工(FDD)系统通常使用窄带双工器或多路复用器以通过单个天线同时并且在不同频率下执行发送和接收操作。时分双工(TDD)系统通过同一天线在不同时间并且以相同频率在发送和接收之间交替。为了使灵活的宽带调谐器能够支持宽泛的FDD以及TDD通信协议和信道，必须使用一系列不同的窄带滤波器、双工器、和天线。
技术实现思路
在本文中所描述的系统和方法涉及可以执行频分双工(FDD)操作和时分双工(TDD)操作两者的有源电子扫描阵列(AESA)。AESA包括开关网络，其具有耦合在收发机与一个或多个阵列元件之间的一个或多个切换级，以将AESA在FDD操作和TDD操作之间切换，修改AESA中的一个或多个阵列元件的功能、和/或将AESA的部分在不同的功能之间交换。在实施例中，开关网络可以被设置在AESA的馈送部分中。因此，AESA中的阵列元件中的每个或者多个阵列元件的子阵列的功能可以在AESA的馈送部分处被修改，与在个体阵列元件等级不同。例如，阵列元件可以被配置为通过改变AESA的开关网络中的一个或多个耦合来执行发送功能、接收功能、或隔离功能。可以改变阵列元件中的每个阵列元件的功能以适应AESA的特定应用。因此，通过修改馈送部分中的耦合，每个阵列元件可以被配置为相同AESA内的发送阵列元件、接收阵列元件或隔离阵列元件。应当理解的是，如在本文中所使用的馈送部分可以指代AESA中的收发机与的阵列元件之间的组件。开关网络可以包括一个或多个模式切换级、滤波器切换级、和交叉切换级。模式切换级包括多个射频(RF)开关，并且可以修改AESA内的一个或多个信号路径，以将AESA的操作模式在FDD操作与TDD操作之间改变。在一些实施例中，模式切换级可以被设置在滤波器切换级的两侧上。滤波器切换级可以包括一个或多个滤波器组，其用于过滤通过AESA内的信号路径传输的信号。交叉切换级可以将阵列元件的部分在不同功能之间交换。例如，阵列元件可以在发送功能与接收功能之间被交换，以改进在宽波束引导(steering)角度上的隔离。在一些实施例中，可以通过将阵列元件在不同功能之间交换来减少泄漏因子。交叉切换级可以包括多个RF开关，这些RF开关被布置以使得RF开关可以交换AESA内的信号路径，以配置阵列元件并且将阵列元件在发送功能、接收功能、或隔离功能之间交换。因此，AESA可以提供单个阵列内的发送、接收、和/或隔离阵列元件的灵活分配。所述阵列元件中的每个阵列元件可以是单位单元的一部分或耦合至单位单元。单位单元可以被配置为控制在相应阵列元件处接收或从相应阵列元件处发送的信号的相位和/或幅度属性。单位单元可以包括一个或多个RF开关，其用于将相应阵列元件的馈送端口和/或天线端口与AESA内的信号路径连接或断开。因此，单位单元可以被配置为将相应的阵列元件从有源元件修改为无源元件，并且反之亦然，以及改变相应阵列元件的功能。在一些实施例中，在TDD模式中，AESA中的阵列元件中的每个阵列元件可以被配置用于发送功能或接收功能以提供最大可用增益。在FDD模式中，阵列元件可以形成为多个子阵列，以执行发送功能、接收功能、隔离功能、或它们的组合。可以对自阵列中的每个子阵列进行移动或调整其大小以平衡阵列性能，包括增益、有效全向辐射功率(EIRP)、和隔离。在一些实施例中，子阵列功能可以从阵列的一侧交换到阵列的另一侧，以最大化在全波束引导上的隔离。在本文中所描述的系统和方法可独立地或与另一特征组合地包括以下特征中的一个或多个。在第一方面中，AESA包括：多个阵列元件，所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置用于TDD操作和FDD操作；以及开关网络，其耦合至所述多个阵列元件。所述开关网络包括多个级，以将所述多个阵列元件中的一个或多个阵列元件在TDD模式与FDD模式之间切换。所述开关网络包括第一模式切换级和第二模式切换级以及交叉切换级。在一些实施例中，开关网络包括滤波器组(filterbank)切换级，其被设置在第一模式切换级与第二模式切换级之间的信号路径上。多个阵列元件中的每个阵列元件可以被配置为作为发送元件、接收元件、或隔离元件中的至少一个来操作。例如，在TDD模式中，多个阵列元件中的每个阵列元件可以被配置为作为发送元件或接收元件来操作。在FDD模式中，多个阵列元件的第一部分可以被配置为作为发送元件来操作，多个阵列元件的第二部分可以被配置为作为接收元件来操作，并且多个阵列元件的第三部分可以被配置为作为隔离元件来操作。开关网络可以耦合至多个阵列元件，以使得隔离元件被设置在发送元件与接收元件之间。第一模式切换级和第二模式切换级包括设置在通过AESA的至少两个信号路径上的一个或多个射频(RF)开关。滤波器组切换级可以包括耦合至第一模式级和第二模式级中的一个或多个RF开关的FDD发送滤波器组、FDD接收滤波器组、和TDD滤波器组。交叉切换级可以包括两个或更多个射频(RF)开关，其被布置以使得通过AESA的两个信号路径交叉。多个阵列元件中的每个阵列元件可以包括馈送端口、天线端口、一个或多个幅度单元、一个或多个相位单元、以及一个或多个负载单元。所述馈送端口和所述天线端口可以耦合至所述一个或多个负载单元，以将相应的阵列元件转换成隔离元件。在另一方面中，提供了一种用于将AESA在TDD模式与FDD之间切换的方法。该方法包括：提供多个阵列元件，所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置用于TDD操作和FDD操作，将多个阵列元件在TDD模式与FDD模式之间切换，以及响应于切换到TDD模式或FDD模式而将多个阵列元件中的一个或多个阵列元件转换成发送元件、接收元件、或隔离元件中的至少一个。可以提供具有多个级的开关网络，所述多个级用于将多个阵列元件在TDD模式和FDD模式之间切换。开关网络可以包括第一模式切换级和第二模式切换级、交叉切换级和滤波器组切换级。该方法还可以包括：在TDD模式中，转换被配置为作为发送元件或接收元件操作的所述多个阵列元件中的每个阵列元件。在FDD模式中，该方法还可以包括：转换被配置为作为发送元件操作的多个阵列元件的第一部分、被配置为作为接收元件操作的多个阵列元件的第二部分、以及被配置为作为隔离元件操作的多个阵列元件的第三部分。可以转换多个阵列元件，以使得隔离元件被设置在发送元件与接收元件之间。在一些实施例中，可以修改第一模式级和第二模式级内的耦合以将多个阵列元件从TDD操作改变为FDD操作并且从FDD操作改变为TDD操作。可以修改交叉切换级内的耦合，以将所述多个阵列元件的第一分组从发送元件转换成接收元件，以及将所述多个阵列元件的第二分组从接收元件转换成发送元件。多个阵列元件中的每个阵列元件包括馈送端口、天线端口、一个或多个幅度单元、一个或多个相位单元、以及一个或多个负载单元。该方法还可以包括将所述馈送端口和所述天线端口耦合至所述一个或多个负载单元，以将相应的阵列元件转换成隔离元件。应当理解的是，可以组合在本文中所描述的不同实施例的元件以形成上文没有具体阐述的其他实施例。在单个实施例的上下文中描述的各种元件也可以单独提供或者以合适的组合来提供。在本文中没有具体描述的其他实施例也在以下权利要求的范围内。附图说明从以下对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源电子扫描阵列(AESA)，包括：多个阵列元件，所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置用于时分双工(TDD)操作和频分双工(FDD)操作；以及开关网络，其耦合至所述多个阵列元件，所述开关网络具有多个级以将所述多个阵列元件中的一个或多个阵列元件在TDD模式与FDD模式之间切换，其中，所述开关网络包括第一模式切换级和第二模式切换级以及交叉切换级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 US 15/384,4791.一种有源电子扫描阵列(AESA)，包括：多个阵列元件，所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置用于时分双工(TDD)操作和频分双工(FDD)操作；以及开关网络，其耦合至所述多个阵列元件，所述开关网络具有多个级以将所述多个阵列元件中的一个或多个阵列元件在TDD模式与FDD模式之间切换，其中，所述开关网络包括第一模式切换级和第二模式切换级以及交叉切换级。2.如权利要求1所述的阵列，其中，所述开关网络还包括滤波器组切换级，所述滤波器组切换级被设置在所述第一模式切换级与所述第二模式切换级之间的信号路径上。3.如权利要求1所述的阵列，还包括：所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置为作为发送元件、接收元件、或隔离元件中的至少一个来操作。4.如权利要求1所述的阵列，还包括：在所述TDD模式中，所述多个阵列元件中的每个阵列元件被配置为作为发送元件和接收元件来操作。5.如权利要求1所述的阵列，还包括：在所述FDD模式中，所述多个阵列元件的第一部分被配置为作为发送元件来操作，所述多个阵列元件的第二部分被配置为作为接收元件来操作，以及所述多个阵列元件的第三部分被配置为作为隔离元件来操作。6.如权利要求5所述的阵列，还包括：所述开关网络耦合至所述多个阵列元件以使得所述隔离元件被设置在所述发送元件与所述接收元件之间。7.如权利要求1所述的阵列，其中，所述第一模式切换级和所述第二模式切换级包括被设置在通过所述AESA的至少两个信号路径上的一个或多个射频(RF)开关。8.如权利要求7所述的阵列，其中，所述滤波器组切换级包括耦合至在所述第一模式切换级和所述第二模式切换级中的所述一个或多个RF开关的FDD发送滤波器组、FDD接收滤波器组以及TDD滤波器组。9.如权利要求1所述的阵列，其中，所述交叉切换级包括两个或更多个射频(RF)开关，所述两个或更多个RF开关被布置成使得通过所述AESA的两个信号路径交叉。10.如权利要求1所述的阵列，还包括：所述多个阵列元件中的每个阵列元件具有馈送端口、天线端口、幅度单元、相位单元以及一个或多个负载单元。11.如权利要求10所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·帕克，S·E·阿德库克，
申请(专利权)人：雷声公司，
类型：发明
国别省市：美国,US