BR102016015481A2 - método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas, e, satélite de comunicações - Google Patents

Abstract

um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210 212, 214 e 216) distribuídos sobre lados opostos de um ponto central (604) é descrito. o método inclui determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento (216) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216). o primeiro elemento (216) é localizado sobre um primeiro lado do ponto central (604) da matriz de antenas. o método inclui aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal. o segundo sinal é associado com o feixe e um segundo elemento (202) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216). o segundo elemento (202) é localizado sobre um segundo lado do ponto central (604) da matriz de antenas (200) substancialmente uma mesma distância afastada do ponto central (604) que o primeiro elemento (216).

Description

“MÉTODO PARA PROCESSAR DADOS PROVENIENTES DE UMA MATRIZ DE ANTENAS, E, SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES” FUNDAMENTOS

[001] A presente invenção se refere geralmente a formação de feixe analógico e mais particularmente a sistemas e métodos de formação de feixe analógico para antenas de matriz em fase de radiação direta.

[002] Sistemas de comunicações, tais como satélites, às vezes usam antenas multi-feixe, tais como antenas de matriz em fase. Antenas de matriz em fase tipicamente incluem múltiplos elementos de radiação, elemento e circuitos de controle de sinal, uma rede de distribuição de sinal, uma fonte de potência e uma estrutura de suporte mecânica. A integração destes componentes pode ser demorada, pode ser intensiva em temos de peso (pesada) e pode ocupar espaço excessivo.

[003] Alguns sistemas de antena multi-feixe em matriz em fase incluem múltiplas entradas de RF, que são referidas como elementos. Cada elemento tem uma única antena de entrada para capturar ou irradiar energia de RF seguida por um amplificador. O sinal de entrada recebido é dividido em N sinais que correspondem a um número N de feixes resultantes depois da amplificação. Depois de divisão, um formador de feixe aplica ponderação de amplitude e fase a cada canal de cada elemento. Para uma matriz de M elementos e N feixes, há são M vezes N trajetos de formação de feixe. A energia de sinal proveniente de cada feixe e cada elemento é combinada em um combinador de potência, que tem um número N de camadas. Para M elementos e N feixes, uma quantidade de N, M para um, combinadores é requerida.

[004] O grande número de defasadores, somadores, multiplicadores e componentes relacionados usados em alguns sistemas conhecidos resulta em um sistema de comunicação significantemente pesado e grande. Ademais, a complexidade de tais sistemas frequentemente resulta em exigências complexas de montagem e interconexão.

BREVE DESCRIÇÃO

[005] Em um aspecto, um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central é descrito. O método inclui determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento da pluralidade de elementos. O primeiro elemento é localizado sobre um primeiro lado do ponto central da matriz de antenas O método inclui aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos. O segundo elemento é localizado sobre um segundo lado do ponto central da matriz de antenas substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento.

[006] Em um outro aspecto, um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas bidimensional, incluindo uma pluralidade elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão, inclui processar um conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois de processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

[007] Em um outro aspecto, um satélite de comunicações inclui uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade de elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão e um sistema comunicativamente acoplado à pluralidade de elementos e configurado para realizar formação de feixe de sinais. O sistema é configurado para processar um conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois de processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A figura 1 é um diagrama de bloco simplificado de um exemplo de ambiente incluindo um satélite de comunicações e múltiplas fontes de comunicações.

[009] A figura 2 é um diagrama de bloco de componentes do satélite de comunicações da figura 1.

[0010] A figura 3 é um diagrama de bloco de elementos de antena em uma antena em matriz em fase do satélite da figura 1.

[0011] A figura 4 é um diagrama de bloco de um exemplo de dispositivo de computação que pode ser incluído no em satélite de comunicações da figura 1.

[0012] A figura 5 é um fluxograma de alto nível de um processo para processar dados provenientes de uma matriz de antenas que pode ser implementado pelo satélite de comunicações da figura 1.

[0013] A figura 6 é um diagrama de uma coluna da antena mostrada na figura 3 e uma direção de deslocamento de onda plana para um feixe incidente sobre antena.

[0014] A figura 7 é um diagrama de uma porção do satélite mostrado na figura 1 mostrando aplicação de coeficientes de ponderação a sinais de acordo com o processo da figura 5.

[0015] A figura 8 é um fluxograma de alto nível de um outro processo para processar dados provenientes de uma matriz de antenas que pode ser implementado pelo satélite de comunicações de figura 1.

[0016] As figuras 9A-9C são diagramas ilustrando um processo de classificação de abertura de feixe para largura de faixa que pode ser implementado pelo satélite de comunicações da figura 1.

[0017] A figura 10 é um diagrama simplificado de um exemplo de formador de feixe modular que pode ser usado no satélite de comunicações da figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] A figura 1 é um diagrama de bloco simplificado de um exemplo de ambiente 100 incluindo um satélite de comunicações 102, uma primeira fonte de comunicações 104, uma segunda fonte de comunicações 106 e uma terceira fonte de comunicações 108. O satélite comunicações 102 trocam satélite de comunicação com a primeira fonte de comunicações 104 em um primeiro feixe de comunicações 112, com a segunda fonte de comunicações 106 em um segundo feixe de comunicações 114 e com a terceira fonte de comunicações 108 em um terceiro feixe de comunicações 116. A primeira fonte de comunicações 104, a segunda fonte de comunicações 106 e a terceira fonte de comunicações 108 podem ser baseadas em terra, baseadas em ou baseadas no espaço.

[0019] A figura 2 é um diagrama de bloco de componentes de satélite de comunicações 102. A figura 2 pode ser considerada uma vista lateral do satélite de comunicação 102. Deve ficar entendido que o satélite de comunicação 102 pode incluir de componentes adicionais que não são descritos ou mostrados. O satélite de comunicações 102 inclui uma antena em matriz em fase 200. Mais especificamente, antena em matriz em fase 200 é programável ou ajustável para receber/transmitir seletivamente sinais ou feixes de/para várias direções e/ou fontes. A antena em matriz em fase 200 inclui elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216. Os elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216 recebem/transmitem radiação eletromagnética transmitida de/para uma ou mais fontes, por exemplo primeira fonte de comunicação 104, segunda fonte de comunicação 106, e/ou terceira fonte de comunicação 108. Acoplados aos elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214e216 são defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e correspondentes atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248. Para simplicidade de ilustração, o número de defasadores e atenuadores mostrados na figura 2 é o mesmo que o número de elementos 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214e216. Deve ficar entendido, porém, esse satélite 102 inclui mais do que um defasador por elemento 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216. Um formador de feixe 250 (às vezes chamado de um sistema de formação de feixe, um sistema configurado para realizar formação de feixe, ou um sistema) é operativamente acoplado aos defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248, transmite sinais de controle aos mesmos para ajustar a fase e/ou magnitude de radiação eletromagnética recebida e forma um ou mais correspondentes feixes. Cada feixe é tipicamente associado com uma pluralidade de elementos, uma pluralidade de defasadores e uma pluralidade de atenuadores. Cada feixe é recebido em uma correspondente abertura de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266, que é incluída em ou acoplado ao formador de feixe 250. Em implementações em que o formador de feixe 250 é analógico, o número de aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266 é limitado por hardware. Em implementações em que o formador de feixe 250 não é analógico, o número de aberturas de feixes 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266 não é limitado pelo hardware. Um ou mais dos processos descritos aqui podem ser implementados com um formador de feixe 250 analógico ou um não analógico (e.g., digital).

[0020] A figura 3 é um diagrama de bloco de antena em matriz em fase 200. A figura 3 pode ser considerada uma vista frontal de antena em matriz em fase 200. Além dos elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216, que são também mostrados na figura 2, a antena em matriz em fase 200 inclui adicionalmente elementos de matriz 300-355. Os elementos de matriz 300-307, 315-216, 202-214 e 308-348 formam uma periferia de antena em matriz em fase 200. Os elementos de matriz 300-307 formam uma primeira coluna 360. Os elementos de matriz 308-315 formam uma segunda coluna 362. Os elementos de matriz 316-323 formam uma terceira coluna 364. Os elementos de matriz 324-331 formam uma quarta 366. Os elementos de matriz 332-339 formam uma quinta coluna 368. Os elementos de matriz 340-347 formam uma sexta coluna 370. Os elementos de matriz 348-355 formam uma sétima coluna 372 e os elementos de matriz 202216 formam uma oitava coluna 374. Adicionalmente, os elementos de matriz 300, 308, 316, 324, 332, 340, 348 e 202 formam uma primeira linha 378. Os elementos de matriz 301, 309, 317, 325, 333, 341, 349 e 204 formam uma segunda linha 380. Os elementos de matriz 302, 310, 318, 326, 334, 342, 350 e 206 formam uma terceira linha. Os elementos de matriz 303, 311, 319, 327, 335, 343, 351 e 208 formam uma quarta linha 384. Os elementos de matriz 304, 312, 320, 328, 336, 344, 352 e 210 formam uma quinta linha 386. Os elementos de matriz 305, 313, 321, 329, 337, 345, 353 e 212 formam uma sexta linha 388. Os elementos de matriz 306, 314, 322, 330, 338, 346, 354 e 214 formam uma sétima linha 390 e os elementos de matriz 307, 315, 323, 331, 339, 347, 355 e 216 formam uma oitava linha 392. Em algumas implementações, a antena em matriz em fase 200 não é de formato quadrado ou retangular. Por exemplo, em algumas implementações, a antena em matriz em fase 200 é circular, hexagonal, octogonal ou qualquer outro formato apropriado. A antena em matriz em fase 200 pode incluir qualquer número apropriado de elementos de matriz, seja mais ou menos do que os sessenta e quatro elementos ilustrados na figura 3.

[0021] A figura 4 é um diagrama de bloco de um exemplo de dispositivo de computação 400 que pode ser incluído no satélite de comunicações 102 (mostrado na figura 1). Em algumas implementações, o formador de feixe 250 inclui um dispositivo de computação 400. O dispositivo de computação 400 pode incluir um barramento 402, um processador 404, uma memória principal 406, uma memória de só leitura (ROM) 408, um dispositivo de armazenamento 410, um dispositivo entrada 412, um dispositivo de saída 414 e uma interface de comunicação 416. O barramento 402 pode incluir um trajeto que permite comunicação entre os componentes do dispositivo de computação 400.

[0022] O processador 404 pode incluir qualquer tipo de processador convencional, microprocessador, ou lógica processamento que interpreta e executa instruções. A memória principal 406 pode incluir uma memória de acesso aleatório (RAM) ou um outro tipo de dispositivo de armazenamento dinâmico que armazena informação e instruções para execução pelo processador 404. A ROM 408 pode incluir um dispositivo ROM convencional ou outro tipo de dispositivo de armazenamento estático que armazena informação e instruções estáticas para uso pelo processador 404. O dispositivo de armazenamento 410 pode incluir um meio de gravação magnético e/ou óptico e sua correspondente unidade de comando.

[0023] O dispositivo de entrada 412 pode incluir um mecanismo convencional que permite dispositivo de computação 400 para receber comandos, instruções ou outras entradas a partir de um usuário, incluindo visual, áudio, de toque, pressionamento de botões, contatos por estiletes, etc. Adicionalmente, o dispositivo de entrada pode receber informação de localização. Consequentemente, o dispositivo de entrada 412 pode incluir, por exemplo, uma câmera, um mouse, um microfone, um ou mais botões e/ou uma tela de toque. O dispositivo de saída 414 pode incluir um mecanismo convencional que emite informação a o um usuário, incluindo um exibidor (incluindo uma tela de toque) e/ou um alto-falante. Algumas implementações não incluem o dispositivo de entrada 412 e/ou dispositivo de saída 414. A interface de comunicação 416 pode incluir qualquer mecanismo tipo transceptor que possibilita que o dispositivo de computação 400 se comunica com outros dispositivos e/ou sistemas. Por exemplo, a interface de comunicação 416 pode incluir mecanismos para comunicar com ouro dispositivo, tal como antena em matriz em fase 200, fontes de comunicação 104, 106, 108 e/ou outros dispositivos (não mostrados).

[0024] Como descrito aqui, o dispositivo de computação 400 facilita a formação de feixe transmitindo instruções a defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248 de antena em matriz em fase 200 para gerar múltiplos feixes 112, 114, e/ou 116. O dispositivo de computação 400 pode realizar estas e outras operações em resposta ao processador 404 executando instruções de software contidas em um meio legível por computador, tal como a memória 406. Um meio legível por computador pode ser definido como um dispositivo de memória física ou lógica e/ou onda portadora. As instruções de software podem ser lidas na memória 406 a partir de um outro meio legível por computador, tal como dispositivo de armazenamento de dados 410, ou a partir de um outro dispositivo via a interface de comunicação 416. As instruções de software contidas na memória 406 podem fazer o processador 404 realizar os processos descritos aqui. Em outras implementações, uma circuitaria cabeada pode ser usada em lugar de ou em combinação com instruções der software para implementar processos consistentes com a matéria aqui. Assim, implementações consistentes com os princípios da matéria descrita aqui não são limitadas a qualquer combinação específicas de circuitaria de hardware e software.

[0025] A figura 5 é um fluxograma de alto nível de um processo 500 para formação de feixe com uma antena em matriz em fase de radiação direta, tal como a antena 200 (mostrada na figura 3). O processo 500 pode ser usado para formação de feixe para transmissão ou recepção de sinais. O processo 500 pode ser implementado, por exemplo, pelo satélite de comunicações 102 (mostrado nas figuras 1 e 2). Em outras implementações, o processo 500 é implementado em uma aeronave (não mostrada), uma estação baseada em terra (não mostrada), ou qualquer outra plataforma apropriada. O processo 500 vai ser descrito com referência adicional à figura 6. A figura 6 é um diagrama 600 de uma porção de coluna simétrica 374 da antena 200 e uma direção 602 de deslocamento de onda plana para um feixe incidente sobre a antena 200. A porção de coluna simétrica 374 é substancialmente simétrica em tomo de um ponto central 604.

[0026] Em 502, é determinado um ajuste para um primeiro sinal associado com um primeiro elemento, tal como elemento 216, de uma porção simétrica da antena 200 e um feixe. A porção simétrica da antena 200 pode ser qualquer porção de antena 200 que é substancialmente simétrica em tomo de um ponto central. A porção simétrica da antena 200 pode ser, por exemplo, algumas ou todas de uma linha ou uma coluna de antena 200. No exemplo de implementação, o ajuste é uma defasagem a ser aplicada ao sinal. Mais especificamente, o ajuste é um coeficiente de ponderação a ser aplicado ao sinal para defasar o sinal da quantidade determinada. A quantidade que o sinal recebido é defasado é determinada com base em uma distância de trajeto D entre um centro 605 do elemento 216 e uma linha 606 perpendicular à direção 602 e passando através do ponto central 604. Para o elemento 214, a distância de trajeto é uma distância D’.

[0027] No exemplo de implementação, sinais tais como o primeiro sinal são divididos em um componente em fase e um componente de quadratura. Um ajuste é determinado para cada componente do sinal.

[0028] O processo 500 inclui aplicar 504 o ajuste determinado ao primeiro sinal associado com o primeiro elemento e a um segundo sinal associado com um segundo elemento, tal como o elemento 202 e o feixe. Com referência à figura 6, o elemento 202 é um conjugado do elemento 216 porque eles estão substancialmente à mesma distância do ponto central 604, mas sobre lados opostos de ponto central 604. A distância de trajeto entre o elemento 202 e a linha 606 é distância -D, que tem a mesma magnitude, mas direção oposta a partir da distância de trajeto D entre o elemento 216 e a linha 606. Esta simetria permite que a mesma ponderação seja aplicada aos sinais associados com os elementos 202 e 216. Isto reduz o número de coeficientes de ponderação que precisam ser calculados e reduz o número de componentes necessários para formação de feixe. O mesmo processo pode ser aplicado ao longo de cada par conjugado de elementos em uma porção simétrica de uma antena em matriz em fase de radiação direta. Na figura 6, por exemplo, sinais provenientes dos elementos 202 e 216 recebem a mesma ponderação, sinais provenientes dos elementos 204 e 214 recebem a mesma ponderação, sinais provenientes dos elementos 206 e 212 recebem a mesma ponderação e sinais provenientes dos elementos 208 e 210 recebem a mesma ponderação.

[0029] A figura 7 é um diagrama 700 de uma porção de satélite 102 mostrando aplicação de coeficientes de ponderação a sinais provenientes dos elementos 216 e 202 de acordo com o processo 500. Ao contrário dos sistemas conhecidos que calculam separadamente e ponderam os sinais provenientes de cada elemento, o processo 500 permite que um único conjunto de coeficientes de ponderação sejam calculados e aplicados a sinais provenientes de elementos conjugados sobre lados opostos de um ponto central, tais como elementos 216 e 202. O primeiro sinal proveniente do elemento 216 é repartido em um componente em fase I e um componente de quadratura -Q. O ajuste desejado é determinado, tal como pelo formador de feixe 250, para o primeiro sinal e os pesos WI e WQ são calculados para aplicação ao componente em fase I e o componente de quadratura -Q, respectivamente. O segundo sinal proveniente do elemento 202 é repartido em um componente em fase I e um componente de quadratura Q. Ambos componentes em fase I são somados por um somador 702 e ambos componentes de quadratura Q e -Q são somados por um somador 704. Os componentes em fase somados são multiplicados por pelo peso em fase determinado WI no multiplicador 706 e os componentes somados de quadraturas são multiplicados pelo peso de quadratura determinado WQ pelo multiplicador 708. Os componentes em fase defasados e os componentes de quadratura defasados são então somados pelo somador 710 e emitidos para uso na formação de feixe.

[0030] A figura 8 é um fluxograma de alto nível de um processo 800 para formação de feixe com uma antena em matriz em fase de radiação direta, tal como a antena 200 (mostrada na figura 3). O processo 800 pode ser usado para formação de feixe para transmissão ou recepção de sinais. O processo 800 pode ser implementado, por exemplo, pelo satélite de comunicações 102 (mostrado nas figuras 1 e 2). Em outras implementações, o processo 800 é implementado em uma aeronave (não mostrada), uma estação baseada em terra (não mostrada), ou qualquer outra plataforma apropriada. O processo 800 pode ser realizado em combinação com o processo 500 ou pode ser realizado em sistemas que não realizam o processo 500.

[0031] O processo 800 inclui formação de feixe 802 em uma primeira dimensão de uma matriz bidimensional de elementos de antena. No exemplo de implementação, o formador de feixe 250 forma feixe de cada linha 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 e 392 para criar um conjunto de feixes em coluna eretos, finos. O tráfego de comunicação para os elementos em cada linha 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 e 392 pode ser formado em feixe usando o método 500, ou qualquer outro método apropriado de formação de feixe. Em 804, a segunda dimensão da matriz bidimensional de elementos de antena é formada em feixe. No exemplo de implementação, o formador de feixe 250 forma em feixe cada coluna 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372 e 374 para converter os feixes em coluna em feixes pontuais. O tráfego de comunicação para os elementos em cada coluna 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372 e 374 pode ser formado em feixe usando o método 500 ou qualquer outro método apropriado de formação de feixe.

[0032] Em algumas implementações, o processo 800 inclui determinar requisitos de largura de faixa para o tráfego de comunicação (e.g., os sinais provenientes dos/dirigidos para os elementos de matriz). Coeficientes podem ser seletivamente aplicados aos sinais formados em feixe para encaminhar sinais de acordo com requisitos de largura de faixa e capacidade de largura de faixa de aberturas de feixe particulares, tais como as aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266. As figuras 9A-9C ilustram um exemplo de implementação de abertura de feixe classificando para largura de faixa. Sessenta e quatro feixes formados em feixe 902 do tráfego de comunicações são mostrados para conexão a sessenta e quatro aberturas de feixe, similares às aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266. A quantidade de tráfego para cada feixe 902 é indicada por sombreamento diferente. O sombreamento 904 indica nenhum tráfego, sombreamento 906 indica o tráfego mínimo, sombreamento 908 indica o segundo maior tráfego e sombreamento 910 indica o tráfego máximo. Na figura 9A, o tráfego de comunicações é não é classificado. A figura 9B mostra os resultados depois classificar o tráfego por capacidade de coluna e a figura 9C mostra os resultados depois de classificar cada coluna na figura 9B por linhas. As linhas 912 e 914 dividem os feixes 902 em três grupos. Os feixes 902 à esquerda da linha 912 são conectados a abertura de feixe de banda larga capaz de maior transmissão de largura de faixa. Os feixes 902 à direita da linha 914 não são conectados a uma abertura de feixe. Os feixes 902 entre as linhas 912 e 914 são conectados às aberturas de feixe de menor largura de faixa.

[0033] Dispor em cascata a formação de feixe unidimensional usando o processo 800 permite que um sistema modular seja usado para formação de feixe. Formadores de feixe de linha e coluna podem ser construídos sobre placas planas, tais como placas de cabeamento impressas (PWBs) sem interconexões de cabeamento complexas. Cada coluna da antena em matriz 200, por exemplo, pode ter seu próprio formador de feixe formado sobre uma única PWB e cada formador de feixes de coluna para cada coluna pode ser substancialmente idêntico. Similarmente, cada linha de antena 200 pode ter seu próprio linha formador de feixe de linha sobre uma única PWB que é substancialmente idêntica a cada outro formador de feixe de linha.

[0034] A figura 10 é um diagrama simplificado de um exemplo de formador de feixe modular 1000 (às vezes referido como um sistema de formação de feixe, um sistema configurado para realizar formação de feixe, ou um sistema). O formador de feixe modular 1000 pode ser usado como um formador de feixe de linha ou um formador de feixe de coluna. O formador de feixe modular 1000 pode ser usado para formação de feixe de transmissão ou recepção. O formador de feixe modular 1000 inclui uma placa 1002. No exemplo de implementação, a placa 1002 é uma placa de cabeamento impressa. Em outras implementações, a placa 1002 é uma placa de circuito impresso ou qualquer outra placa apropriada para uso em um formador de feixe modular. Os conectores 1004 são usados para conectar o formador de feixe modular 1000 a elementos de matriz de antenas em matriz em fase 200. A saída formada em feixe do formador de feixe modular 1000 é emitida através de conectores 1006. Os conectores 1004 e 1006 são conectores coaxiais. Altemativamente, os conectores 1004 podem ser qualquer outro tipo apropriado de conector. O formador de feixe modular 1000 inclui um circuito repartidor de sinal 1008 para cada conector 1004. Os sinais repartidos provenientes de cada circuito de repartição 1008 são distribuídos por fios 1010 para circuitos de formação de feixe 1012. Os circuitos de formação de feixe 1012 incluem somadores 1014 e amplificadores programáveis, retardos e/ou defasadores 1016 para sinais recebidos em forma de feixe. Em algumas implementações, os circuitos formação de feixe 1012 são configurados para realizar o processo 500. Os sinais formados em feixe sinais são emitidos a partir do circuito de formador de feixe 1012 e formador de feixe modular 1000 via conectores 1006.

[0035] Comparadas com alguns sistemas de formação de feixe conhecidos, as implementações descritas aqui reduzem o número de componentes e a complexidade de um sistema de formação de feixe. Implementações que formam em feixe sinais associados com elementos simetricamente dispersos em tomo de um ponto central reduz o número de fatores de ponderação que devem ser calculados pela metade porque alimentações emparelhadas usam compartilhamento do(s) mesmo(s) fator(es) de ponderação. O número de multiplicadores necessários é também reduzido pela metade. Reduzir o número de componentes vai tipicamente reduzir o tamanho e/ou peso do sistema de formação de feixes. Reduzir o número de fatores de ponderação distintos que precisam ser determinados pode também levar a operação mais rápida do sistema e/ou permitem o uso de componente menos potente, tal como processadores em sistemas de formação de feixe digitais. Implementações que utilizam formação de feixe em linha em cascata unidimensional seguida por formação de feixe em coluna unidimensional reduzem o número de defasadores requeridos por aproximadamente uma ordem de grandeza comparada com formadores de feixe convencionais que usam um defasador por feixe por elemento. Ademais, os formadores de feixe de linha e coluna podem ser implementados sobre PWBs planas para aumentar modularidade e reduzir a complexidade do sistema e interconexão. Como os exemplos de implementação podem eliminar conversores de frequência intermediários associados com processadores digitais, a implementação pode resultar em menos conversores ascendentes/descendentes sendo requeridos em um sistema. Os exemplos de implementações podem também aumentar uso eficiente de recursos de sistema de comunicações através do uso de manipulação de coeficiente para prover roteamento de abertura de feixe com base em requisitos de largura de faixa e disponibilidade.

[0036] Um efeito técnico de sistemas e métodos descritos aqui inclui pelo menos um de: (a) determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento de um pluralidade de elementos; (b) aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal; (c) aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos; (d) processar um conjunto de sinais associados com uma pluralidade de elementos em uma primeira dimensão; e (e) processar o conjunto de sinais em uma segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

[0037] Além disso, a invenção compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas: Cláusula 1. Um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central, dito método compreendendo: determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento da pluralidade de elementos, o primeiro elemento localizado sobre um primeiro lado do ponto central da matriz de antenas; aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos, o segundo elemento localizado sobre um segundo lado do ponto central da matriz de antenas substancialmente uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento.

Cláusula 2. O método da cláusula 1, em que determinar um ajuste para o primeiro sinal compreende determinar pelo menos um coeficiente de ponderação a ser aplicado ao primeiro sinal e ao segundo sinal.

Cláusula 3. O método da cláusula 2, em que determinar pelo menos um coeficiente de ponderação compreende determinar um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a ser aplicado ao primeiro sinal e ao segundo sinal.

Cláusula 4. O método da cláusula 3 compreendendo ainda: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal.

Cláusula 5. O método da cláusula 4 compreendendo ainda: somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; e somar o primeiro componente de quadradura em fase e o segundo componente de quadradura em fase para criar um segundo sinal de quadratura.

Cláusula 6. O método da cláusula 5, em que aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal compreende ponderação do sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderação do segundo sinal de quadratura com o coeficiente de ponderação de quadratura.

Cláusula 7. O método da cláusula 6 compreendendo ainda somar o sinal em fase ponderado somado e o segundo sinal de quadratura ponderado.

Cláusula 8. O método das cláusulas 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que a matriz de antenas compreende uma antena em matriz de radiação direta.

Cláusula 9. Um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão, dito método compreendendo: processar um conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

Cláusula 10. O método da cláusula 9, em que processar o conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão compreende formação de feixe do conjunto de sinais na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão compreende formação de feixe do conjunto de sinais na segunda dimensão.

Cláusula 11. O método da cláusula 10, em que formação de feixe do conjunto de sinais na segunda dimensão compreende formação de feixe o conjunto de sinais na segunda dimensão com base no conjunto de sinais feixe formados na primeira dimensão.

Cláusula 12. O método das cláusulas 9, 10 ou 11, em que a matriz de antenas bidimensional compreende uma antena de radiação direta.

Cláusula 13.0 método das cláusulas 9, 10, 11 ou 12, em que a pluralidade de elementos é arranjada em uma pluralidade de linhas e uma pluralidade de colunas e em que: processar o conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão compreende processar o conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos por linhas; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão compreende processar o conjunto de sinais por colunas.

Cláusula 14. Um satélite de comunicações compreendendo: uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade de elementos arranjada em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão; um sistema comunicativamente acoplado com dita pluralidade de elementos e configurado para realizar formação de feixe de sinais, dito sistema configurado para: processar um conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

Cláusula 15. O satélite de comunicações da Cláusula 14, em que dito sistema é configurado para processar o conjunto de sinais na primeira dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por linhas e dito formador de feixe é configurado para processar o conjunto de sinais na segunda dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por colunas depois formação de feixe do conjunto de sinais por linhas.

Cláusula 16. O satélite de comunicações da Cláusula 15, em que a pluralidade de elementos de dita matriz de antenas bidimensional é arranjada em uma pluralidade de linhas e colunas, cada linha da pluralidade de linhas de dita matriz de antenas bidimensional compreende elementos da pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central e dito sistema é configurado para formar em feixe o conjunto de sinais por linhas: determinando um ajuste para um primeiro sinal associado com um primeiro elemento em uma linha, o primeiro elemento localizado sobre um primeiro lado do ponto central da linha; aplicando o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicando o ajuste determinado a um segundo sinal associado com um segundo elemento na linha, o segundo elemento localizado sobre um segundo lado do ponto central da linha substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento.

Cláusula 17. O satélite de comunicações da Cláusula 16, em que dito sistema é configurado para determinar um ajuste para o primeiro sinal determinando um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a ser aplicado ao primeiro sinal e o segundo sinal.

Cláusula 18. O satélite de comunicações da Cláusula 17, em que dito sistema é configurado para: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e somar o primeiro componente de quadradura em fase e o segundo componente de quadradura em fase para criar um segundo sinal de quadratura.

Cláusula 19. O satélite de comunicações da Cláusula 18, em que dito sistema é configurado para aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal por ponderação do sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderação o segundo sinal de quadratura com o coeficiente de ponderação de quadratura.

Cláusula 20. O satélite de comunicações da Cláusula 19, em que dito sistema é ainda configurado para somar o sinal em fase ponderado somado e o segundo sinal de quadratura ponderado.

[0038] A descrição das implementações vantajosas diferentes foi apresentada para fins de ilustração e descrição e não se destina a ser exaustiva ou limitada às implementações na forma descrita. Muitas modificações e variações vão ser evidentes pata aqueles de especialização normal na técnica. Além disso, diferentes implementações vantajosas podem proporcionar diferentes vantagens em comparação com outras implementações vantajosas. A implementação ou as implementações selecionadas são escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios das implementações, a aplicação implementações e de possibilitar que outros de especialização normal na técnica entendam a invenção para várias implementações com várias modificações que são adequadas para o uso particular contemplado. Esta descrição escrita usa exemplos para revelar várias implementações, que incluem o melhor modo, para possibilitar que qualquer pessoa especializada na técnica para praticar essas implementações, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos especialistas na técnica. Estes outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações se eles têm elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações ou se eles incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) distribuídos sobre lados opostos de um ponto central (604), dito método caracterizado pelo fato de que compreende: determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento (216) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216), o primeiro elemento (216) localizado sobre um primeiro lado do ponto central (604) da matriz de antenas; aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento (202) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216), o segundo elemento (202) localizado sobre um segundo lado do ponto central (604) da matriz de antenas (200) substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central (604) que o primeiro elemento (216).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar um ajuste para o primeiro sinal compreende determinar pelo menos um coeficiente de ponderação a ser aplicado ao primeiro sinal e ao segundo sinal.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que determinar pelo menos um coeficiente de ponderação compreende determinem um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a serem aplicados ao primeiro sinal e ao segundo sinal.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; e somar o primeiro componente de quadradura de sinal e o segundo componente de quadradura de sinal para criar um sinal de quadratura somado.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal compreende ponderar o sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderar o sinal de quadratura somado com o coeficiente de ponderação de quadratura.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente somar o sinal em fase ponderado e o sinal de quadratura ponderado.

8. Método de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a matriz de antenas compreende uma antena em matriz de radiação direta.

9. Satélite de comunicações, caracterizado pelo fato de que compreende: uma matriz de antenas bidimensional (200) incluindo uma pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão; um sistema comunicativamente acoplado à dita pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) e configurado para realizar formação de feixe de sinais, dito sistema configurado para: processar um conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) na primeira dimensão; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois de processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.

10. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que dito sistema é configurado para processar o conjunto de sinais na primeira dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por linhas e dito formador de feixe (250) é configurado para processar o conjunto de sinais na segunda dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por colunas depois da formação de feixe do conjunto de sinais por linhas.

11. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) de dita matriz de antenas bidimensional é disposta em um pluralidade de linhas e colunas, cada linha da pluralidade de linhas de dita matriz de antenas bidimensional compreende elementos da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216) distribuídos sobre lados opostos de um ponto central (604) e dito sistema é configurado para formar feixe do conjunto de sinais por linhas: determinando um ajuste para um primeiro sinal associado com um primeiro elemento (216) em uma linha, o primeiro elemento (216) localizado sobre um primeiro lado do ponto central (604) da linha; aplicando o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicando o ajuste determinado a um segundo sinal associado com um segundo elemento (202) na linha, o segundo elemento (202) localizado sobre um segundo lado do ponto central (604) da linha substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central (604) que o primeiro elemento (216).

12. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que dito sistema é configurado para determinar um ajuste para o primeiro sinal determinando um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a serem aplicados ao primeiro sinal e ao segundo sinal.

13. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que dito sistema é configurado para: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e somar o primeiro componente de quadradura de sinal e o segundo componente de quadradura de sinal para criar um sinal de quadratura somado.

14. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que dito sistema é configurado para aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal por ponderação do sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderação do sinal de quadratura somado com o coeficiente de ponderação de quadratura.

15. Satélite de comunicações de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que dito sistema é configurado adicionalmente para somar o sinal em fase ponderado somado e o sinal de quadratura ponderado somado.