CN102403575B - 重构光子tr信标的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一个用于重新校准信标用于照明一个天线阵列的系统和方法，该系统包括：一个可调信标，该可调信标配置成用一个信标信号照明天线元件阵列的至少一部分；连接到天线元件的一个元件定位器，其被配置用来定位天线元件中测试元件相对于参考元件的位置，利用射频相位感应，基于被测试元件和参考元件感知到的信标信号；一个连接在可调信标和元件定位器之间的波束转向控制装置，用来使可调信标生成一个调节信标信号，该调节信标信号与测试元件的测定位置和由波束转向单元所感知的天线信噪比率相对应；一个连接到可调信标的光响应元件，用来为可调信标提供动力；一个光源，用来照明该光响应元件。

Description

重构光子TR信标的方法和装置

技术领域

本发明涉及天线领域，更具体地，涉及天线阵列领域。

背景技术

利用移动雷达的天线阵列系统提供改良的传感器性能，以探测和跟踪所关注的跨越大的距离并具有宽场的多个目标。对于相控天线阵列，如电子扫描阵列(ESA)天线，有一个新兴的生产大的、轻的、易弯曲的平板天线阵列的需求。推动这个需求的是希望在不影响已经使用了现有的天线阵列结构的飞艇性能的前提下，增大现有的天线阵列结构的能力。然而，在某些环境下所使用的易弯曲的天线阵列结构常会由于操作环境而承受一定的变形。因此，为保持可操作性，用于纠正这些变形的调节系统是十分必要的。这样，存在生产大的、轻的、易弯曲的天线阵列系统的强烈需求，其可在天线表面发生变形的情况下完成必要的调节来保持可操作性和效率。

在传统的系统中，如在美国专利号6,954,173所示出的那样，射频（RF）相位感应的概念可用于测量天线元件相互间的位移，波束转向计算机可用于重定向转移天线元件的焦点。然而，如果天线阵列充分扭曲，用来照明天线阵列的、由固定的喇叭型信标产生的相干信号，可能无法有效地被一些天线元件所接收。

另一个提高飞艇的天线阵列结构的传统方法是利用传统的同轴电缆，以及从接收者连接到测量天线阵列变形的射频信标的被动式散射器的波导运行路线。然而，当射频信标离天线阵列很远的时候，重量和信号品质将会成为一个问题。 

另一种方法是用无线系统取代同轴通信。不幸的是，由于多个通道集中在包含众多元件的一个相对较小的区域会产生的很大程度的噪音，这已被证明是很不理想的。

还有另一种方法是使用射频放大器克服同轴电缆和波导运行路线的射频损失。然而，这未能解决与大量同轴电缆有关的重量问题。

还有另一种方法是使用具有固定波束的射频信标。不幸的是，这样的射频信标覆盖范围有限，并缺少所需的用于调节阵列变形的能力。 

发明内容

本发明典型实施方式的一个方面在于提供了用以校准一个或多个用来在天线阵列产生变形的时候观测天线阵列的天线元件的信标的方法。该校准可改善一个或多个信标和天线元件之间的通信。 

本发明典型实施方式的另一个方面在于利用相移过程来确定组成天线阵列的各个天线元件位移。 

本发明典型实施方式的另一个方面在于使用天线阵列的元件的确定位移来调节一个或多个信标和/或一个或多个天线元件的信号，从而提高了阵列的效率。

本发明典型实施方式的另一个方面在于利用纤维光缆通过光向一个或多个光信标提供动力，并可使天线阵列中的天线元件和一个或多个信标之间进行电子通信。

根据本发明典型实施方式的一个方面，其提供了一个可重构的天线阵列系统，该系统包含：一个通过一个信标信号来照明天线元件的阵列的至少一部分的可调信标；一个连接到天线元件并被配置为用来确定天线元件的一个测试元件相对于天线元件的一个参考元件的位置的元件定位器，其利用了基于能被测试元件和参考元件所感知到的信标信号的射频相位检测；一波束转向单元，结合在可调信标和元件定位器之间，其被配置为致使可调信标产生一个与测试元件的确定位置相对应的调节过的信标信号以及被波束转向单元所感知的天线信噪比率；与可调信标相结合的光响应元件，其被配置为可调信标提供动力；以及一个被配置用来照明光响应元件的光源。

可调信标可包括多个发射元件。

可重构天线阵列系统可进一步包括横向相机和一惯性测量单元，所述惯性测试单元被配置为相对于惯性平台定位可调信标。

可重构天线阵列系统可进一步包括被配置用于定位惯性平台的一个全球定位系统、姿态传感器、和/或多个散射器。

该全球定位系统、姿态传感器、和/或多个散射器可用一套估算法来预测惯性平台的位置和外推其对应的信息至波束转向单元。

元件定位器可包括：与测试元件和参考元件相结合的移相器，其被配置用来把被测试元件和参考元件接收的信标信号的感应相位转换成为相移信号；解码器，其连接移相器，并用于破解相移信号并将相移信号转换成相位确定信号；连接至解码器的相位解析设备，其用于将相位确定信号转换成与测试元件相对参考元件的确定位置相对应的位置数据。

元件定位器可进一步包括一个或多个放大器，所述放大器结合在相移器、测试元件、参考元件之间，其被配置用于放大感知的相位并把放大后的感知相位提交到移相器。

元件定位器可包括：用对应于信标信号的独特的频率偏移来调制的移相器，其被配置用来直接测量相对参考元件相位的测试元件相位；与移相器相结合的相位解析设备，其用来将直接测量到的测试元件和参考元件的相位转换成为位置数据，该位置数据与测试元件相对于参考元件的确定位置相对应。

光源可是结合至光伏器件的激光，该光伏器件被构造用来为激光提供动力。

可重构天线阵列系统可进一步包括结合在波束转向控制单元和信标之间的第一波分模块和结合在波束转向控制单元和元件定位器之间的第二波分模块，其中，波分模块在第一个端口经由电光调制器和光电检测器连接到信标和元件定位器，并在第二个端口经由光纤和天线阵列控制电子器件连接到其他每个部分。

在另一个典型的实施例中，提供了一个配置天线阵列系统的方法，所述天线阵列系统具有一个用来确定天线阵列的天线元件的物理位移的信标，该方法包括使用信标产生的信标信号照明天线元件，可生成多个可被天线元件所感知的对应于信标信号的信号，可使用射频相位感知技术基于多个信号确定相对于天线元件的参考元件的天线元件的测试元件的位置，在确定了相对于参考元件的测试元件的位置的基础上，进行波束转向校正，成形并指向信标信号以更有效地照明天线元件，然后用光为信标提供动力。

信标信号可包括多个同步音调。

相对于参考元件的测试元件的位置，可通过调制多个信号来确定，这些信号具有独特旋转速度，其对应产生相移信号的多个同步音调的频率偏移，确定与测试元件相对应的相移信号的第一相移信号和与参考元件相对应的相移信号的第二相移信号之间的相位差，并且解析相位差以生成位置数据。

确定第一相移信号和第二相移信号的相位差可包括汇总相移信号，以创建一个打包信号，下转换打包信号来创建一个混合信号，数字化混合信号来创建数字化信号，并用快速傅立叶变换来处理数字化信号。

多个信号可被放大。

该方法可以进一步包括补偿与预测的阵列位移和预测的传播参数相对应的相位差，并计算相位延迟和时间延迟以提高位置数据的准确性。

多个同步音调可包括一个或多个独立的频段。

一个或多个独立的的频段可包括X波段和UHF。

该方法可以进一步包括利用横向相机和一个惯性测量单元相对于惯性平台定位信标，使用一个全球定位系统、一个姿态传感器和/或多个散射器相对于地球上的位置定位惯性平台。

在另一个典型实施方式中提供了一个方法，使天线阵列系统有一个信标，所述信标用来确定天线阵列中天线元件的物理偏移，该方法包括从一个信标发射一个包含多个在UHF波段和X波段的同步音调的信标信号，使用信标信号照明天线元件，当信标信号被天线元件感知时产生多个信号，放大多个信号，用对应多个同步音调的频率偏移的独特旋转速度调制这些被放大的信号来产生相移信号，汇总相移信号以创建一个打包信号，下转换打包信号来创建一个混合信号，数字化混合信号来创建数字化信号，并用快速傅立叶变换来处理数字信号以生成一个FFT信号，用FFT信号确定与测试元件相对应的第一相移信号和与参考元件相对应的第二相移信号之间的相位差，解析相位差以生成惯性位置数据，用惯性位置数据来确定天线元件的测试元件相对于天线元件的参考元件的位置，用横向相机和一个惯性测量单元确定相对于惯性平台的信标的位置，用全球定位系统、姿态传感器和/或多个散射器基于相对于参考元件的测试元件的测定位置确定相对于地球上位置的惯性平台的位置，进行至少一个波束转校正来成形并指出信标信号以更有效地照明天线阵列，并进行元件校正以调节天线元件的方向性，同时用光为信标提供动力。

附图说明

本发明的附图连同说明书，阐述了本发明典型实施方式，并配以说明，有助于解释本发明实施方式的原理。通过参照附图对具体实施方式进行描述，本发明的上述及其他特征和方面将变得更加明显，其中：

图1是一个示意图，说明了射频相位感应的概念；

图2是一个示意图，说明了本发明一个实施方式的天线阵列系统的各个组件；

图3是本发明的一个实施方式的光子TR信标的示意图；和

图4是本发明的另一个实施方式的光子TR的示意图，其中，光子TR信标电路利用多路复用器来减少与光子TR信标相关的纤维光缆的数量。

具体实施例

假定一个大而可弯曲的天线阵列，一般地，其上设置有天线元件的阵列表面可能在运行期间或长时间使用后变形，从而造成天线元件彼此之间的物理位置改变。例如，在飞艇中并在高空使用的天线阵列可附着在飞艇船体上。天线阵列可能会经受温度的极端变化，热膨胀的物理现象可能会导致天线阵列表面的变形。此外，飞艇上的风力，甚至湍流，都可能造成天线阵列表面的变形，这可能会降低系统保持信号相干性的能力。这可能会影响天线阵列结构的性能和准确性。

根据本发明的一个具体实施方式，一个信标发射一个相干信号，被该信标所发射的随后的信号相应于天线阵列表面的变形而被重新调节，调节由系统决定，以保持天线阵列结构的有效的可操作性。

参照图 1，可安装在飞艇内部的信标10（如图2-4所示）照明具有相干信号40的天线阵列结构30的天线元件20。由于距离信标10的距离的差异，不同的天线元件20可在不同的时间接收相干信号40，因为相干信号40将从信标10经过更长的时间到达天线元件20。根据信标10与 20天线元件的接近程度，相干信号40既可被视为平面波（例如，如果信标10在遥远的领域内），或使用数字信号处理方法的额外计算可用来说明相干信号40的球面像差，如图1所示（例如，如果信标10紧密靠近天线单元20）。此外，每个能够在发送和接收功能之间变化的天线元件20可连接到放大器50，以达到放大被各自天线元件20所接收到的相干信号40的目的，虽然这种放大器50不是本发明实际应用所必需的。

与每个天线元件20相结合的是各自的相移器60，相移器60调制相应于相干信号40被天线元件20接收到的多个信号，这些信号具有相应于所接收到的相干信号40的频率偏移的独特旋转速度。相干信号40可包含多个同步音调，这些同步音调被用来进行多个信号的调制。多个同步音调可以，例如，在X波段和UHF波段中。调制信号可以被称为相移信号。

这些相移信号然后可被发射/接收模块（例如，合成器）70所组合(例如，汇总)，从而创建一个单一信号，其可被称为打包信号。

打包信号然后可以被下转换，并用一个模拟数字转化器对其进行数字化，从而创建也被作为数字化信号的信号。数字化信号可是一个同相正交信号。

数字化信号然后可用快速傅立叶变换（FFT）90进行处理，这可测量被天线元件20在它们的相移频率处所接收的多个信号中每个信号复包络的信息，以为每个信号创建复杂的FFT系数。复杂的FFT系数可用于测量已接收到相干信号40的天线元件20的相位差（例如，一个测试元件和参考元件）。

测得的相位差随后可被解析，从而对应于不同的时间（其中，天线元件20接收到相干信号）的信息可被转换成指示两个或多个天线元件20彼此之间的位置的信息。此外，该系统使用本领域已知的方法来定期校正由于信道传播所造成的相位和时间延迟。例如，可用与天线元件20的预测位移相关的算法来计算相位补偿。这些信息可能被用来（例如，由一个波束转向计算机100）确定是否应对随后的由信标10或一个或多个天线元件20所发出的信号进行任何调节。如果这种调节是所期望的（例如，可改进系统的性能），那么一个与由天线元件20所发出的射频天线信号的调节相对应的信号可被发送至一个或多个天线元件20。前面的信息也被用来使信标10进行“自定位”，因为多个天线元件20的相位测量可用同样的方式进行组合来估算信标10的位置。

一个产生一个单独的相干信号40的单独的信标10允许系统确定天线元件20只在信标10源的方向的相对位置（例如，在测试元件和参考元件之间位移的一维测定）。因此，可加入第二和第三信标（或更多），从而可从三维空间来测定天线元件20彼此间的相对位置（例如，通过使用三角测量法）。信标10可从正交方向照明天线阵列结构30，尽管不是必须这么做。此外，进一步增加信标10的数量可更精确地测量天线元件20的位置（例如，“彻底测定”的位置测量）。

虽然信标10应当具有一定程度的方向性来达到直接指向一个或多个天线元件20的目的，天线阵列结构30的表面的变形可使得一个或多个天线元件20不能充分接收相干信号40，从而可能阻止系统精确的测定一个或多个天线元件20的相对位置。

因此，在上述计算基础上，如果信标10的这些意向的目标或多个目标（例如，天线元件20）已经移动，从一台波束转向计算机100中发送一个波束转向信号到信标10的数字控制单元105以执行调节，以便随后的由信标10发出的相干信号可更有效地定向到信标10所期望的一个目标或多个目标上。根据可被波束转向计算机100感知到的测量的信噪比，波束转向计算机100可测定是否发送一个波束转向信号以及要发送什么类型的波束转向信号。相干信号40可通过多种在本领域所熟知的方法进行重构。相似地，一个或多个天线元件20也可被重构，从而从那里发出的信号可被改变以增强天线阵列30的可操作性。

一旦天线阵列20的彼此间的相对位置已被测定，计量学、和/或横向相机和一个惯性测量单元（IMU）可被用来测定一个或多个信标10相对于一个惯性平台的位置（例如，在飞艇外壳内的天线阵列结构30和信标10）。一个附着在惯性平台上的姿态传感器被用来与全球定位系统组合在一起来测定惯性平台相对于地球上一点的位置。惯性平台可用已知的大散射器的雷达地面地图来进行校准。然而，应当了解的是这些元件不是本发明实际应用中所必需的。

参照图2，这些单独的天线元件20可各自在两个不同的频段上运行，例如X波段和UHF波段。此外，在天线元件20和天线阵列电子控制器110之间的通讯可经由纤维光缆120完成，因为很多与天线阵列电子控制器110间隔相当距离的天线元件20需要大量的电缆或光纤以实现有效运转。如上所述，使用光纤系统与使用同轴通信电缆相比减轻了系统重量，与使用无线技术相比基本上没有信号减弱。为把被天线元件20所接收到的射频信号转换成相应的发送到天线阵列电子控制器110的光信号，应使用光载信号的直接调制和/或外部调制方法。

在直接调制中，一个发光源如170（例如，一个激光，或一个发光二极管）具有足够的偏置电流使其产生光（例如，超出其惰性阈值）。寻求被转换成相应光信号的射频信号然后被用来直接调节偏置电流，从而以与射频信号基本上线性的方式振幅调节光信号。在直接调制中，更高频率需要电热冷却元件（例如，热敏电阻控制的Peltier冷却单元）与发光源170相结合使用，以保持性能和波长稳定（特别地与波分复用系统一起使用），虽然这样一个设备不是本发明应用所必需的。

在外部调制中，连续波（CW）激光源可被用作发光源170，并可以应用于干涉仪的输入中（例如，一个Mach-Zender干涉仪，它可以代替直接调制激光170），然后在那里波束被分成两束，并且射频信号用来在其中一个分裂波束中产生相位差。两条波束然后重新组合，在干涉仪输出上生成一个调幅光信号。相比直接调制链路，外部调制可以实现卓越的性能。然而在外部调制中，发光源170需要与作为纤维光缆120的相维护纤维相连接，这通常比单模纤维更贵。此外，外部调制链路的性能强烈依赖于连续波激光源光功率水平。令人满意的性能通常需要大大增强的光功率，从而相比直接调制链路而言增加了直流电源的消耗。

在本发明的一个具体实施方式中，其中，天线元件20在X波段和UHF波段运行，外部调制激光可作为运行在X -波段的发光源170，并且直接调制激光可能用作为运行在UHF波段的发光源170。对于外部调制激光和直接调制激光，光信号都可通过光电探测器140（如光电二极管）转换为射频信号（例如，在天线阵列电子控制器110内使用，或用于由信标10或天线元件20产生的信号）。

发光源130可以是太阳能的。通过连接到天线阵列电子控制器110，发光源130可为光子TR信标150提供动力，其反过来可结合到可接收光并将外部光能转换为直流电能的光电设备，虽然对于本发明的应用来讲这样的光电设备不是所必需的。在本发明的一个实施方案中，发光源130、以及天线阵列结构30、信标10和天线阵列电子控制器110可被安置在一个飞艇内，而包括光电设备的太阳能电池板可位于飞艇的船体外部并连接到天线阵列电子控制器110。

根据本发明的另一个典型实施方案，发射相干信号40的信标是经过连接到信标的光响应元件由光提供动力。光响应元件通常是一个光电元件，或任何适于通过入射光产生电信号的设备。光响应元件可由通过纤维光缆连接到光响应元件的光源提供动力，或甚至可由一个非连接的自由空间光源（如激光）提供电源，该光源被校准以从远处将光聚焦到光响应元件上。

参照图3和4，信标10（统称为光子TR信标150）的电路连接到纤维光缆120。如图3所示，光子TR信标150可连接到4个纤维光缆120。

第一个纤维光缆120a用于接收光信号，该光信号来自天线阵列电子控制器110，并与由信标10发出的射频信号相对应（即光子TR信标150的射频辐射元件10）。第一纤维光缆120a连接到光电检测器140以把光信号转换为相应的射频信号，如上所述，然后射频信号可通过发射/接收模块160传送到信标10。

发射/接收模块160还可以连接到电光调制器170，其可包括前面提到的直接调制发光源170，从而通过另外的第二纤维光缆120b将信标10接收到的射频信号光学地传输到天线阵列电子控制器110。光子TR信标150也可包括一个连接到第三纤维光缆120c的数字控制单元105。数字控制单元105可接收来自波束转向计算机100的波束转向信号，从而使光子TR信标150根据波束转向信号调节射频辐射元件10。

第四纤维光缆120d可用于将动力从天线阵列电子控制器110输送到光子TR信标150的光响应元件190，它可以由单模光纤（SMF）或便宜一些的多模光纤（MMF）组成。第四纤维光缆120d同样可以连接到发光源130，如激光，其将通过天线阵列电子控制器110接收动力（例如，如上所述通过太阳能）。如前所述，本发明的实施方式可在缺少第四纤维光缆120d的情况下实施。例如，可对激光进行校准，使其从远处将波束能量聚焦在远光响应元件190上。

参照图4，根据本方面的另一实施方式，光纤复用得到应用。图4所示的本发明实施方式的光子TR信标150的运转与图3所示的几乎相同。但是，第一和第二纤维光缆120a和120b合并到一个单模纤维（SMF）120e，其被连接到波分模块（WDM）180。WDM180可用于结合和分离不同频率的不同信号，它们都可沿SMF 120e传输（例如，在一个端口结合两种不同的光信号，并在另一个端口分开所接收到两种不同的光信号）。例如，两种不同的光信号可以包括一个正向信号和反向信号，它们都可在其中的信息没有损失的情况下沿着单纤维光缆120e进行传输（例如，以最小的串扰和/或免于电磁干扰和射频干扰）。类似的WDM可与天线元件20、天线阵列电子控制器110、和/或信标10联合应用。

WDM180相应的与电光调制器170和光探测器140相连接，并用于沿SMF 120e同时发送正向和反向信号。SMF 120e优于传统的铜线，因为可省去同轴互连到天线阵列电子控制器110，而且可消除潜在的电磁干扰。

在本发明的一个实施方式中，用于反向或正向信号的第一通道可装载1310 nm波长的光，用于其他信号（即第一个通道上未装载的信号）的第二通道可装载1550 nm波长的光。此外，可用不同的复用技术添加另外的通道，如粗波分复用，其允许每光纤8个通道；或密集波分复用，其允许每光纤80个或以上的通道，其受到关于电光源的波长稳定性的系统问题的局限（例如，增加复用可能需要前面提到的Peltier冷却器的使用，从而增加了成本和复杂性）。根据需要，类似的积极复用方案可用来减少在相邻的光子TR信标之间的光纤链路。然而，应该认识到，本发明可能在缺少复用的情况下应用，其中单独的纤维光缆被用来为每个通道或光纤的提供动力支持。此外，应该认识到，前面的只是作为例子给出，并且本发明不限于此。

还应指出的是，另外的射频辐射元件（例如，信标10）可被添加到光子TR信标150并连接到发射/接收模块160，以产生一个信标阵列10a。

由于天线阵列结构30大小的增加，天线阵列电子控制器110之间的距离也会增加，其中信标10或信标阵列10a与天线阵列电子控制器110相连。因此，用以运行具有前面所述特征的系统所需的电缆和波导的数量也可能会增加，从而造成系统重量的增加和信号质量的潜在下降。通过使用纤维光缆120，重量和信号损失问题，以及由于距离的变化与系统的性能灵敏度相关的问题，可得到解决。

虽然本发明已特别展现并参照典型实施方式进行了描述，应当理解的是，在不偏离由随后的权利要求所定义的精神和范围的情况下，对于本领域技术人员来说，可将不同的实施方式的特征相结合以形成其他的实施方式，也可在结构和细节上进行各种变化。

Claims (18)

1.一种重构天线阵列系统，其包括：

可调信标，其配置成用信标信号照明天线阵列的至少一部分；

元件定位器，其连接到天线元件，并被配置用来测定天线元件的一个测试元件相对于天线元件的一个参考元件的位置，测定基于被测试元件和参考元件所感知的信标信号并利用射频相位感应来完成；

连接在可调信标和元件定位器之间的波束转向单元，其配置成使可调信标产生一个对应于测试元件的测定位置的调节信标信号或一个被波束转向单元感知的天线信噪比；

光响应元件，其连接到可调信标，并配置成为可调信标提供动力；以及

一个光源，其配置为照明光响应元件，

其中，一个信标发射一个相干信号，被该信标所发射的随后的相干信号相应于天线阵列表面的变形而被重新调节，可调信标包含多个发射元件。

2.根据权利要求1所述的重构天线阵列系统，其还包括横向相机和一个用来定位可调信标相对于惯性平台的位置的惯性测量单元。

3.根据权利要求2所述的重构天线阵列系统，其还包括被配置用于定位惯性平台的一个全球定位系统、一个姿态传感器、和/或多个散射器。

4.根据权利要求3所述的重构天线阵列系统，其中，所述一个全球定位系统、一个姿态传感器、和/或多个散射器，利用一个估算算法来预测惯性平台的位置并将其相应的信息外推至波束转向单元。

5.根据权利要求1所述的重构天线阵列系统，其中所述元件定位器包括：

相移器，其连接到测试元件和参考元件，并配置成将测试元件和参考元件所接收的信标信号的感应相位转换成为相移信号；

解码器，其连接到相移器，并配置用来解码相移信号，并将相移信号转换成相位测定信号；以及

连接到解码器的相位解析设备，其配置用来把相位测定信号转换成与测试元件相对于参考元件的测定位置对应的位置数据。

6.根据权利要求5所述的重构天线阵列系统，其中所述元件定位器还包括：

连接在相移器、测试元件、参考元件之间的一个或多个放大器，所述放大器配置用来放大所感知的相位并将被放大的感知的相位传递到相移器。

7.根据权利要求1所述的重构天线阵列系统，其中所述元件定位器包括：

相移器，其用独特的频率偏移调节，所述频率偏移对应于被配置为直接测量相对于参考元件的相位的测试元件的相位的信标信号；以及

连接到相移器的相位解析设备，其配置成将直接测量的测试元件和参考元件的相位转换成与参考元件相对的测试元件的测定位置相对应的位置数据。

8.根据权利要求1所述的重构天线阵列系统，其中，所述光源是一个连接到为激光提供动力的光电设备的激光。

9.根据权利要求1所述的重构天线阵列系统，其还包括：

连接在波束转向单元和信标之间的第一波分模块以及连接在波束转向单元和元件定位器之间的第二波分模块，其中，波分模块在第一端口通过电光调制器和光电检测器被连接到信标和元件定位器，在第二端口通过光纤和天线阵列电子控制器彼此连接。

10.一种配置天线阵列系统的方法，该天线阵列系统具有一个用于测定天线阵列的天线元件的物理位移的信标，该方法包括：

用信标产生的信标信号照明天线元件；

产生多个与被天线元件感应到的信标信号相应的信号；

使用射频相位感应技术基于多个信号来测定天线元件中的测试元件相对于天线元件中的参考元件的位置；

基于测试元件相对于参考元件的测定位置，执行波束转向校正，以成形并指出信标信号，以更有效地照明天线元件，和用光给信标提供动力，

其中，一个信标发射一个相干信号，被该信标所发射的随后的相干信号相应于天线阵列表面的变形而被重新调节，所述信标信号包括多个同步音调。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述测试元件相对于参考元件的位置由以下方法测定：

用独特的旋转速度调制多个信号以产生相移信号，该独特的旋转速度与多个同步音调的频率偏移相对应；

测定与测试元件相应的相移信号的第一相移信号和与参考元件相应的相移信号的第二相移信号之间的相位差；然后解析相位差以生成位置数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，测定在第一相移信号与第二相移信号之间的相位差包括：

汇总相移信号以生成一个打包信号；

下转换该打包信号以生成一个混合信号；

数字化该混合信号来生成一个数字化信号；然后

用快速傅里叶变换处理该数字信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其中多个信号被放大。

14.根据权利要求11所述的方法，其还包括：

补偿对应于预测的阵列位移和预测的传播参数的相位差；和

计算相位延迟和时间延迟来改善位置数据的准确性。

15.根据权利要求10所述的方法，其中多种同步音调包括一个或多个独立的频段。

16.根据权利要求15中的方法，其中一个或多个独立频段包含X波段和UHF。

17.根据权利要求10所述的方法，其还包括：

用横向相机和一个惯性测量单元将信标相对于惯性平台进行定位；

使用一个全球定位系统、一个姿态传感器、和/或多个散射器将惯性平台相对于地球上的位置进行定位。

18.一种配置天线阵列系统的方法，该天线阵列系统具有一个用于测定天线阵列的天线元件的物理位移的信标，该方法包括：

从一个信标中发出一个信标信号，该信标信号包括在UHF波段和X波段的多个同步音调；

用信标信号照明天线元件；

产生与被天线元件感应到的信标信号对应的多个信号；

放大该多个信号；

用独特的旋转速度调制该放大的多个信号，该独特的旋转速度对应多个同步音调的频率偏移，由此生成相移信号；

汇总相移信号以生成一个打包信号；

下转换该打包信号以生成一个混合信号；

数字化该混合信号来生成一个数字化信号；和

用快速傅里叶变换处理数字信号以生成FFT信号；

用FFT信号确定与测试元件相对应的第一相移信号和与参考元件相对应的第二相移信号之间的相位差；

解析相位差生成惯性位置数据；

用惯性位置数据来确定天线阵列中测试元件相对于参考元件的位置； 

用横向相机和一个惯性测量单元确定相对于惯性平台的信标的位置；

用一个全球定位系统、一个姿态传感器、和/或多个散射器确定相对于地球上的一个位置的惯性平台的位置；

基于相对于参考元件的测试元件的测定位置，进行至少一个波束转向校正，以成形并指出信标信号，以更有效地照明天线元件，并进行元件校正以调节天线元件的方向性；和

用光为信标提供动力。