[发明专利]天线阵列校准系统和方法

说明书

本申请涉及天线阵列校准系统和方法。本公开的方面涉及使用在天线元件之间等距布置的一个或多个探针的天线阵列系统和校准方法。在某些实施方案中，在探针和天线元件之间、在多个天线元件之间、和/或在不同天线阵列上的天线元件之间执行校准。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2017年6月1日提交的题为“用于阵列校准的系统和方法”的美国专利申请No.15/611,289，其公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明涉及天线阵列和天线阵列的校准。

背景技术

具有单个天线元件的天线通常将广播辐射图案，该辐射图案在球面波前的所有方向上均等地辐射。相位天线阵列通常是指天线元件的集合，其用于将电磁能量聚焦在特定方向上，从而产生主光束。相位天线阵列在各种不同的应用中被更频繁地使用，例如军事应用、移动技术、飞机雷达技术、汽车雷达、蜂窝电话和数据以及Wi-Fi技术。

相位天线阵列的各个天线元件可以以球形图案辐射，但是通过相长干涉和相消干涉共同地在特定方向上产生波前。在每个天线元件处发送的信号的相对相位可以是固定的或调整的，允许天线系统在不同方向上操纵波前。相位天线阵列通常包括振荡器、多个天线元件、相位调节器或移位器、可变增益放大器、接收器和控制处理器。相位天线阵列系统使用相位调节器或移位器来控制由天线元件发送的信号的相位。天线元件的辐射图案在特定方向上建设性地干涉，在该方向上产生称为主光束的波前。相控阵可以实现增加的增益并改善主光束方向上的信号干扰加噪声比。辐射图案破坏性地干扰除主光束方向之外的若干其他方向，并且可以减少那些方向上的增益。

从天线元件发出的信号的幅度影响旁瓣电平，其中旁瓣是辐射图案的不在主瓣方向上的波瓣。通常优选的是减小旁瓣电平，使得天线系统可以将来自辐射图案的读数聚焦到特定的期望方向。这样，元件之间的相对相位和幅度的精度分别决定了光束方向和旁瓣电平的精度。因此，用于收集天线元件的相移和幅度控制的准确性对于相控阵的实现是重要的。

发明内容

权利要求中描述的创新各自具有若干方面，其中没有一个方面单独负责期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。

一些实施方案包括一种具有用于校准天线元件的相对校准的有源天线设备，包括：包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件的天线元件，其中第二天线元件设置成与第一天线元件和第三天线元件基本等距；探针，设置成与第一和第二天线元件基本等距；和校准电路，被配置为：基于在(i)所述探针和所述第一天线元件之间以及(ii)在所述探针和所述第二天线元件之间传播的一个或多个探针信号的观察，识别在所述第一天线元件和所述第二天线元件之间的第一相对关系；使用在(i)所述第二天线元件和所述第一天线元件之间以及(ii)在所述第二天线元件和所述第三天线元件之间传播的一个或多个天线信号，识别在所述第一天线元件和所述第三天线元件之间的第二相对关系；和基于所述第一相对关系和所述第二相对关系，确定用于校准一个或多个天线元件的校准信息。

在一些实施方案中，有源天线设备还包括第二探针，设置为与所述第一天线元件和第四天线元件基本等距。

在一些实施方案中，校准电路进一步被配置为：基于在(i)所述第二探针和所述第一天线元件之间以及(ii)在所述第二探针和所述第四天线元件之间传播的一个或多个第二探针信号的观察，识别在所述第一天线元件和所述第四天线元件之间的第三相对关系；其中所述校准电路被配置为基于所述第三相对关系确定校准信息。

在一些实施方案中，校准电路进一步被配置为基于对同时传播的第五天线元件和第六天线元件的信号的观察，确定所述第五天线元件和所述第六天线元件之间的第四相对关系。

在一些实施方案中，确定校准信息包括确定所述第一、第二和第三天线元件之间的相对幅度关系或相对相位关系中的至少一种。