[发明专利]模拟多波束馈送系统和方法

说明书

本公开涉及一种模拟波束形成器多波束馈送(MBF)。所述模拟波束形成器MBF包括用以接收射频(RF)信号并生成编码的模拟信号的多个编码器元件。可以使用码分多址(CDMA)码对所述RF信号进行编码。所述模拟波束形成器MBF进一步包括对接收自多个编码器元件的编码的模拟信号进行组合的组合器以及接收组合的编码的模拟信号并生成多个编码的模拟输出的除法器。所述模拟波束形成器MBF进一步包括接收多个编码的模拟输出并生成解码的模拟信号的多个解码器元件。在一些实施例中，可以使用CDMA码对所述RF信号解码。所述模拟波束形成器MBF进一步包括被配置为生成对应于解码的模拟信号的波束输出的多个波束形成器元件。

技术领域

本公开涉及降低模拟波束形成器多波束馈源(MBF)的部件复杂性的模拟码分多址(CDMA)技术。

背景技术

本领域已知，存在一类被称为多波束天线(MBA)的微波天线。接收MBA使用用以提供大天线孔径的反射器和透镜连同用以提供具有电子操纵的多波束输出的相对较低元件总数的多波束馈源(Multiple Beam Feeds,MBF)。MBF通过以电子方式改变并未覆盖整个天线孔径的多个辐射元件与多个波束之间的互连而生成这一电子操纵。MBA MBF的元件总数比等孔径直接辐射电子操纵天线(ESA)的元件总数低得多，后一种天线具有覆盖整个天线孔径的元件。

存在两种类型的MBF，第一种类型具有模拟波束形成器，第二种类型具有数字波束形成器。就第一种类型而言，具有模拟波束形成器的MBF的电路可以是非常复杂的。模拟MBF可以使用复杂的微波矩阵开关(MSM)方案或者复杂的相控阵馈送(PAF)方案来以电子方式改变元件和波束之间的互连。在具有1270个天线元件的系统当中，例如，MSM方案可能使用100000-200000个微波开关、80个微波功率求和器(例如，1270:1功率求和器)、1270个微波功率除法器(例如，1:80功率除法器)以及复杂的微波互连拓扑结构。PAF方案可以使用5080个相控器和衰减器以及4个元件求和流形(例如，1270:1求和流形)。因而，MSM方案和PAF方案都需要大的模拟部件总数和复杂的拓扑结构，这将提高这些MBF的尺寸、重量、DC功率和成本。

发明内容

本公开涉及降低模拟波束形成器多波束馈源(MBF)的部件复杂性的模拟码分多址(CDMA)技术。这样的MBF可以包括具有相关联的低噪声放大器(LNA)和模拟CDMA调制器的输入元件、无源元件到波束路由流形(manifold)、输出波束模拟CDMA解调器以及求和流形(manifold)，以降低模拟波束形成器系统的部件复杂性。所述CDMA调制器(编码器)和CDMA解调器(解码器)消除了对用以对元件和波束之间的互连做出积极改变的复杂得多的微波矩阵开关(MSM)或者复杂的相控阵馈送(PAF)的需求。相应地，借助于这种特定布置，提供了一种具有简化的电路，并因而具有降低的复杂性的模拟MBF。

在一些实施例中，所述模拟波束形成器系统可以包括具有相关联的低噪声放大器(LNA)和CDMA编码器的多个天线元件，但是其中，在任一时间上只有这些元件LNA和编码器的一部分是有效的，以适应输出波束形成当中实际使用的元件数量的减少。