[发明专利]混合自适应天线阵列

权利要求书

1.一种混合天线阵列，包括：

(a)多个数字支路，每个数字支路包括：

(i)模拟波束形成子阵列，每个子阵列具有多个天线单元、 适于对来自每个天线单元的信号施加相移的移相器、以及适于将相 移后的信号相组合的组合器；

(ii)信号链，适于将子阵列的输出转换到基带；以及

(b)数字处理模块，包括：

(i)到达角估计子模块，适于估计天线单元处信号的到达角；

(ii)相位控制子模块，适于根据所估计的到达角来控制每个 移相器施加的相移；以及

(iii)数字波束形成器，适于使用权重矢量将来自数字支路的 基带信号相组合，以形成输出信号。

2.根据权利要求1所述的阵列，其中，数字波束形成器适于根据基 带信号来计算权重矢量。

3.根据权利要求1所述的阵列，其中，数字波束形成器适于根据归 一化的基带信号来计算权重矢量。

4.根据权利要求2或3所述的阵列，其中，所述数字波束形成器还 适于根据基准信号来计算权重矢量。

5.根据权利要求1所述的阵列，其中，数字处理模块适于通过以下 操作来估计到达角：

(a)使来自相邻数字支路的基带信号互相关；

(b)对于多个候选波束，

(i)使用互相关值的自变量来设置相移；以及

(ii)计算数字波束形成器的输出信号的功率；

(c)确定给出最大输出功率的候选波束；以及

(d)根据所确定的候选波束的互相关值来估计到达角。

6.根据权利要求1所述的阵列，其中，数字处理模块还包括校准子 模块，所述校准子模块适于通过以下操作来校准数字波束形成器：

(a)估计来自相邻数字支路的基带信号之间的预期相位差；

(b)确定来自每个数字支路和相邻的先前校准的数字支路的基带 信号之间的预期相位差与实际相位差的差值，作为所述每个数字支路的 相位偏差；以及

(c)对来自相应数字支路的基带信号施加所确定的相位偏差。

7.根据权利要求1所述的阵列，其中，数字处理模块还包括校准子 模块，所述校准子模块适于通过以下操作来校准每个模拟波束形成子阵 列：

(a)将子阵列中的移相器所施加的相移最优化，以从子阵列获得 最大功率信号；

(b)针对子阵列中的每个模拟支路，确定相位控制子模块提供的 相移与最优化的相移之间的差值，作为所述每个模拟支路的相位偏差； 以及

(c)施加每个相位偏差，以调节由相应的移相器施加的相移。

8.根据权利要求1所述的阵列，其中，子阵列是平面配置的。

9.根据权利要求8所述的阵列，其中，每个子阵列是矩形子阵列。

10.根据权利要求8或9所述的阵列，其中，阵列是均匀间隔的。

11.一种估计天线阵列处信号的到达角的方法，所述天线阵列包括 多个数字支路和数字波束形成器，所述方法包括：

(a)使来自相邻数字支路的基带信号互相关；

(b)对于多个候选波束，

(i)使用互相关值的自变量来设置相移；以及

(ii)计算数字波束形成器的输出信号的功率；

(c)确定给出最大输出功率的候选波束；以及

(d)根据所确定的候选波束的互相关值来估计到达角。

12.一种校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括多个数字支路和 数字波束形成器，所述方法包括：

(a)估计来自相邻数字支路的基带信号之间的预期相位差；

(b)确定来自每个数字支路和相邻的先前校准的数字支路的基带 信号之间的预期相位差与实际相位差的差值，作为所述每个数字支路的 相位偏差；以及

(c)对来自相应数字支路的基带信号施加所确定的相位偏差。

13.一种校准天线阵列的方法，所述天线阵列包括多个模拟支路， 每个模拟支路包括天线单元和移相器，所述方法包括：

(a)将移相器对阵列的输入信号施加的相移最优化，以从阵列获 得最大功率输出信号；

(b)使用输入信号的到达角，来确定预期相移值；

(c)针对阵列中的每个模拟支路，确定预期相移与最优化的相移 之间的差值，作为所述每个模拟支路的相位偏差；

(d)施加每个相位偏差，以调节由相应的移相器施加的相移。