CN104969498B - 简单2d相模使能的波束转向构件 - Google Patents

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Abstract

提供用于波束转向的系统和装置实施例。在实施例中，装置包含：第一混合分路器/合路器，其连接到天线单元的阵列的0阶相模馈送；第二混合分路器/合路器；第一对可变移相器，其将所述第一混合分路器/合路器连接到所述第二混合分路器/合路器，其中所述第一对可变移相器通过调整所述可变移相器的对应的相位来控制主输出波束径向相对于阵列轴线的转向方向，并且其中所述阵列轴线垂直于所述阵列的平面；以及第三可变移相器，其将单元的阵列的1阶相模馈送连接到所述第一混合分路器/合路器的输入，其中所述第三可变移相器用于独立地控制所述主输出波束在周向相对于所述阵列轴线的方向上的方向。

Description

简单2D相模使能的波束转向构件
技术领域
本发明涉及天线和电磁辐射改性，以及在特定实施例中，涉及用于使通过天线实现的辐射方向图主瓣的方向转向的系统和方法。
背景技术
波束转向是辐射方向图的主瓣的角度定位。这允许有利于所希望的信号与在天线的远场中的点状源的较大区别，以用于感测或信息发送和接收。当需要使平面阵列天线的波束在围绕阵列轴线(所述阵列轴线垂直于阵列的平面)的2维的有限范围上转向时，变得难以如在常规方法中将设计的使每个单元都适合可变移相器或收发器模块(TR)以及将所述单元、可变移相器或收发器模块都并入到馈送结构中。在所涉及的波长较小时尤其如此，因为阵列单元和间距按波长的比例决定(一定是大约一半波长)，而馈线和移相器占据另外的空间且不完全按波长的比例决定(尤其是TR)。在任何情况下，移相器和TR对于短波长(例如，毫米波)变得非常昂贵，因此希望使用尽可能少的移相器和TR来实现必需的波束控制。
发明内容
根据实施例，一种用于波束转向的装置包含：第一混合分路器/合路器，其连接到天线单元的阵列的0阶相模馈送；第二混合分路器/合路器，其中所述第二分路器/合路器的输出包括主输出波束；第一对可变移相器，其将第一混合分路器/合路器连接到第二混合分路器/合路器，其中所述第一对可变移相器通过调整所述可变移相器的对应的相位来控制主输出波束径向相对于阵列轴线的转向方向，其中所述对应的相位量值相等且符号相反，并且其中所述阵列轴线垂直于阵列的平面；以及第三可变移相器，其将单元的阵列的1阶相模馈送连接到第一混合分路器/合路器的输入，其中第三可变移相器用于独立地控制主输出波束在周向相对于阵列轴线的方向上的方向。
根据另一实施例，一种用于辐射束转向的接收和/或发射系统包含：第一端口，其连接到辐射传感器单元的阵列的0阶相模馈送；第二端口，其连接到所述阵列的1阶相模馈送；第一对可变移相器，其包括第一可变移相器和第二可变移相器；第三可变移相器，其连接到第二端口；第一等幅混合分路器/合路器，其连接到第一对可变移相器、连接到第三可变移相器、且连接到第一端口；以及第二等幅混合分路器/合路器，其连接到第一对可变移相器，其中第三可变移相器用于独立地控制主输出波束在周向相对于阵列轴线的方向上的方向，并且其中第一对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号被控制，从而实现辐射束在围绕垂直于阵列平面的轴线的径向方向上的转向。
根据又另一个实施例，一种用于波束转向的装置包含：第一混合分路器/合路器，其连接到天线单元的阵列的0阶相模馈送；第二混合分路器/合路器，其中所述第二分路器/合路器的输出包括所得阵列波束；第一对可变移相器，其将第一混合分路器/合路器连接到第二混合分路器/合路器，其中所述第一对可变移相器通过调整所述可变移相器的对应的相位来控制主输出波束径向相对于阵列轴线的转向方向，其中所述对应的相位量值相等且符号相反，并且其中阵列轴线垂直于阵列的平面；第二对可变移相器，其中所述第二对可变移相器中的第一者连接到天线的阵列的1阶相模馈送，且所述第二对可变移相器中的第二者连接到天线的阵列的-1阶相模馈送；以及第三混合分路器/合路器，其连接到第二对可变移相器且连接到第一混合分路器/合路器，其中第二对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号来调整其对应的相位，其中第二对可变移相器可独立于第一对可变移相器被控制，并且其中第二对可变移相器控制对主输出波束在相对于阵列轴线的周向方向上的转向的扫描。
附图说明
为了更加完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，所述附图图示具体实施例但并不将本发明的范围限制到具体实施例，其中：
图1是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的0阶相模P0的远场图的曲线图；
图2是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的-1阶相模P-1的远场图的曲线图；
图3是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的1阶相模P1的远场图的曲线图；
图4图示具有通过设定相移控制的变比合路器的实施例波束转向器系统，其中相移θ施加到输入B；
图5图示在来自图4的波束转向器系统的主(M)输出C处的所得经转向波束远场辐射图的实例的绘图；
图6图示使用一阶相模P1和P-1两者的所得经转向波束远场辐射图的实例的绘图；以及
图7图示所公开的波束转向系统的实施例。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
本文中所公开的是2维(2D)相模波束转向系统，其使用固定数目的可变移相器和混合分路器/合路器来实现任意数目的天线单元的圆形或多边形环阵列的电磁(EM)辐射束的2D转向。以天线环阵列的馈送结构实施固定数目的相模。不同的相模可以各自使用天线的单独的同心环阵列，或它们可以将天线的公共的环阵列用于任何或所有相模。可变移相器的数目和混合分路器/合路器的数目与所使用的天线单元的数目无关。所公开的2D相模波束转向系统和装置可以连接到相模馈送网络。关于相模馈送网络以及关于混合分路器/合路器的其它信息可以在戴维斯，D.E.N.(Davies,D.E.N.)和里茨克，M.S.A.S.(Rizk,M.S.A.S.)在1977年10月27日的电子快报(Electronics Letters)的第13卷、第22期、第669到670页上发表的“圆形阵列的多个零点的电子转向(ElectronicSteeringofMultipleNullsforCircularArrays)”中发现，所述发表内容以全文引入的方式并入本文本中。
在实施例中，所公开的2D相模波束转向系统使用仅4个(或任选地3个)可变移相器和仅3个(或任选地2个)混合分路器/合路器来实现任何数目的天线单元的圆环阵列的波束的2维转向。仅需要以圆环阵列的馈送结构实施3个(或任选地2个)相模。所述相模可以各自将单独的同心环阵列或公共阵列用于任何或所有相模。0阶相模还可以使用填满的平面多边形阵列，且1阶和-1阶相模可以使用在此阵列的外周上的多边形单元环；几何结构的这些变化应理解为隐含在如此描述中所使用的术语“圆环阵列”中。
因此，所公开的系统和装置具有大大降低设计、构造和校准可以电子方式转向的毫米波阵列天线的复杂性和成本的潜能。此类天线例如在小型小区回程无线电中是有利的，能使得自动对准点对点链路，因此大大减少链路部署时间和成本。
在实施例中，波束转向系统包含连接到辐射(或接收)单元的圆环阵列的模拟射频(RF)波束转向网络，所述圆环阵列连接到具有用于0阶、1阶和-1阶相模(对应地，P0、P1和P-1)的输出端口的相模馈送网络，且连接到在其输出端口处的收发器(具有任选地至多2个另外的接收器输入)。波束转向网络的相模输入可以产生自具有任意数目的单元的单独的同心环阵列、或产生自具有任意数目的单元的单一公共环阵列。所公开的波束转向网络包含2个移相器，所述移相器对应地连接到P1和P-1相模且在相反的方向θ和-θ上被控制。这些相模转而连接到混合分路器/合路器，所述混合分路器/合路器在一个输出处形成所述相模的总和，C＝P1ejθ+P-1e-jθ，且在另一个输出处形成所述相模的差值，如D＝P1ejθ-P-1e-jθ。将模P0的输出输入到补偿且90°相移网络，所述网络具有与移相器和另两个相模的混合(当设定成零可变相位时)相同的插入延迟、损失和相位。随后将输出D和经补偿P0模输入到另一和/差混合，所述混合的输出C和D对应地连接到另两个可相反地调整的移相器，和这些的输出随后连接到第三混合的输入，所述第三混合的和值输出端口C给出经转向主波束以用于主收发器，且差值输出D给出经转向辅助波束以在辅助接收器中使用。第一混合的和值端口输出C给出另一独立的辅助波束以用于第二辅助接收器，两个辅助接收器都是任选的。
在实施例中，主波束在围绕阵列轴线(垂直于阵列的平面的方向)的有限范围中的转向在径向方向上以相位设定实现，且在周向方向上以设定θ实现，所述转向独立地提供。相同结构的波束转向器可以与具有任何数目的单元的环阵列一起使用。
本文中在可转向毫米波阵列天线的背景下更详细地描述所公开的波束转向器的操作原理。确切地说，在实施例中，天线包含相同辐射(或接收)单元的平面环，所述平面环连接到相模波束成形网络且在正交于阵列的平面的方向上(沿着阵列轴线)标称地辐射。
在电磁天线的情况下，阵列单元可以是线性极化或圆极化的。在后一种情况下，所述阵列单元可以其馈点对称地围绕中心而布置，使得相位将围绕圆周线性地前进一个周期，从而产生1阶相模中的一者。在实施例中，补偿此相位前进的定相布置将形成0阶相模。可以设计用于经线性极化单元的其它相模馈送布置，例如巴特勒矩阵或罗特曼透镜的部分、空间或导模馈送以及所属领域的技术人员所采用的其它布置。在实施例中，最终结果是具有与0阶、1阶和-1阶相模相对应的输出端口的圆形或多边形环阵列的相模馈送结构。
为了有助于理解本发明的操作，图1到3中图示了相关相模的远场辐射方向图。图1是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的0阶相模P0的远场图的曲线图100。图2是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的-1阶相模P-1的远场图的曲线图200。图3是图示16单元、间隔λ/2的圆环阵列的1阶相模P1的远场图的曲线图300。
在实施例中，为简单起见，假设所有的天线单元都是全向的且经线性极化的。在0阶相模P0中，不存在围绕圆环阵列的单元激励中的相位前进(所有单元经同相馈送)，因而不存在围绕阵列(z)轴线的周向方向上的相位前进。因此，所有场在阵列轴线上同相添加且在远场中形成主波束。其归一化绘图在针对具有围绕圆周间隔开一半波长的单元的16单元环阵列的图1中示出。不同的阴影指示相位，其中较深阴影表示-π，较淡阴影表示0，且中等阴影表示相对于P0激励的+π弧度。图2和3示出了针对相同环阵列的其它相模的类似绘图。
在P1和P-1模的远场图中的相位前进是一个2π弧度的完整的周期但在围绕z轴的相反方向上，所述方向与其单元激励相位前进相同。
现在将显而易见的是，如果我们将某一比例的例如P1相模添加到P0相模，那么结果将是指向其中所述两个模具有相同相位的方向的主瓣(例如，针对以上绘图为较淡阴影)。主瓣将从阵列轴线偏离一定的量，所述量与所添加的P1模的比例成比例。我们还可以改变P1的相位θ，这将改变其中P1与原始主波束P0同相的在圆上的位置，因此使得所得主瓣指向所述方向。
图4图示具有通过设定相移控制的变比合路器的实施例波束转向器系统400，其中相移θ施加到输入B。系统400是变比合路器。系统400包含两个混合分路器/合路器402、404和两个经相反地调整的移相器406、408。每个混合分路器/合路器402、404都具有两个输入A和B以及两个输出D和C。混合分路器/合路器402的输入A是来自天线的阵列(未图示)的远场的P0相模。混合分路器/合路器402的输入B是来自天线的阵列的远场的P1相模，其通过移相器409移相。混合分路器/合路器402的输出D是用于移相器406的输入，且混合分路器/合路器402的输出C是用于移相器408的输入。来自移相器406的输出是用于混合分路器/合路器404的输入B，且来自移相器408的输出是用于混合分路器/合路器404的输入A。来自混合分路器/合路器404的输出D是辅助输出。来自混合分路器/合路器404的输出C是其中实现经转向主波束的主(M)输出。
在实施例中，尽管易于使用可变移相器409来控制两个相模的相对相移，但其添加的相对比例使用系统400的变比合路器来实现。在此实施例中，两个混合分路器/合路器402、404和两个经相反地调整的移相器406、408用于实现通过等式410描述的函数。主输出M通过以下函数描述
其中是经转向波束围绕阵列轴线在径向方向上的角度且θ是经转向波束在周向方向上的角度。
严格地说，等式410的数学运算需要将混合分路器/合路器402的输入B移位固定的90度，且混合分路器/合路器404的(辅助)输出D也具有固定的90度相移，这两个相移都没有实际的意义，因为在实施方案中取决于对混合分路器/合路器的选择。图5中示出在来自混合分路器/合路器404的主(M)输出C处的所得经转向波束远场辐射图500的实例，其中θ＝2π×0.5弧度且弧度。
借助如下简单的三角恒等式，通过利用另一个一阶相模P-1，有可能获得在经转向波束中较大的转向角度和较低的旁瓣。
假设相模P1在其主锥的圆周上在某一角度处的固有相位是α且其幅度是ρ。那么P-1将具有相同的幅度但其相位将是-α。对应地向这些相模施加相移θ和-θ，产生：
P1ejθ＝ρej(α+θ)＝ρcos(α+θ)+jρsin(α+θ)
和
P-1e-jθ＝ρej(-α-θ)＝ρcos(-α-θ)+jρsin(-α-θ)＝ρcos(α+θ)-jρsin(α+θ)
现在，经组合的相位相反的一阶相模产生：
P1ejθ-P-1e-jθ＝j2ρsin(α+θ)
对于任何给定θ，上式在α+θ＝π/2时达到最大值j2，在α使得α+θ＝-π/2时达到最小值-j2，且在α+θ＝π或0时为0。注意，如果我们通过将P0乘以j来补偿P0，那么它将始终与上述经组合且移相的相模同相。通过将所述相模一起都添加在变比合路器中，将在经组合模具有峰值时产生峰值，在所述经组合模具有其最小值时产生最小值，且在所述经组合模是0时没有效果，从而实现原始P0主瓣在周向方向上大约为在仅一个1阶相模的情况下的量的两倍的转向，且主波束在与转向的方向正交的方向上没有“变肥”。
针对与图5中相同的转向参数，可以在图6中看见效果。注意，经转向波束的形状越尖锐，与通过进行的控制相对应的在径向方向上的倾斜就越大。其等式通过以下公式给出：
还应注意，在图6中，在经转向主波束上不存在相位变化，如在原始主波束中由于P0导致的一样。这意味着与在图5中示出的情况下不同，当波束转向时，调制解调器将不需要追踪载波相位变化。
图7图示实施例波束转向系统700。波束转向系统700利用P0、P1和P-1。波束转向系统700包含天线单元的圆形阵列718；相模馈送网络720；四个移相器708、710、712、714；三个混合分路器/合路器702、704、706；以及延迟和增益补偿模块716。曲线图730是通过阵列718接收的远场波束的相模图的P1和P-1成分的截面绘图。曲线图740是通过阵列718接收的远场波束的相模图的P0成分的截面绘图。曲线图750是来自混合分路器/合路器706的所得主输出C的经转向远场图的绘图，所述所得主输出即，波束转向器700的输出M。
在实施例中，天线单元的圆形阵列718可以是天线单元的多边形阵列。
混合分路器/合路器702具有耦合到可变移相器708和710的输入A和B。可变移相器708耦合到阵列718的馈送720的P1相模端口。可变移相器710耦合到阵列718的馈送720的P-1相模端口。可变移相器708、710是移相器对，其中移相器710的相移与移相器708的相移符号相反且量值相等。换句话说，移相器708以由移相器710提供的相移的负值将相位移位。移相器708、710控制主输出波束M的周向方向。混合分路器/合路器702具有通过以下等式与其输入A和B相关的输出C和D：
输出C是第二辅助输出A2。输出D耦合到混合分路器/合路器704的B输入。混合分路器/合路器704的输出C和D耦合到移相器712、714的对应的输入。移相器712、714是成对的移相器，其中由移相器712提供的相移的方向与由移相器714提供的相移的方向量值相等且符号相反。移相器712、714控制主输出波束M的径向方向。移相器712、714的输出连接到混合分路器/合路器706的A和B输入。
混合分路器/合路器704的输入A耦合到延迟增益补偿单元716，所述单元将相位移位90度且调整延迟和幅度以匹配由混合分路器/合路器702导致的延迟和幅度。延迟增益补偿单元716的输入耦合到阵列718的馈送720的P0相模。混合分路器/合路器706的输出D是辅助输出A1，且混合分路器/合路器706的输出C是主输出M。主输出M通过以下等式给出：
其中P0是来自阵列718的0阶相模输入，P1是阵列718的1阶相模输入，P-1是阵列718的-1阶相模输入，θ和-θ是通过移相器708、710实现的相移，和是通过移相器712、714实现的相移，且
在实施例中，移相器708、710、712、714中的每一者在+π到-π弧度的范围上可控制。
使用P1和P-1两者的波束转向器原理可以被认为是幅度引导的转向，因为P0的主瓣在以下差值的正弦结果的峰值的方向上转向：
P1ejθ-P-1e-jθ＝j2ρsin(α+θ）
而使用单一相模P±1的波束转向器的原理是相位引导的转向，因为主瓣在其中其相位与经移相P±1模的相位匹配的方向上转向。
在输出A1和A2处的辅助波束可以连接到接收器且用于同频干扰的自适应调零、用于在主波束外部的频谱监视、用于在波束转向算法中的反馈信号，或保留未用以通过省略其实施部分来简化硬件。
假设可变移相器708、710、712、714是双向的，那么整个波束转向器系统700可以用于发射以及接收。然而，通常仅将主波束M用于发射(TX)和接收(RX)功能。混合分路器/合路器702、704、706可以是和/差类型或正交(也被称作分支线)混合，其具有对在P0处的补偿器相位的合适的校正以及在如所属领域的技术人员确定为必需的相关混合分路器/合路器的适当的输入或输出处的其它固定相位补偿器的插入。
在实施例中，辅助输出A1和/或A2可以连接到收发器(图7中未示出)且可以用于频谱监视和/或干扰抵消，或向波束转向算法提供反馈信号。移相器708、710、712、714和混合分路器/合路器702、704、706的总数目与天线阵列718中的天线单元的数目无关。
在实施例中，波束转向器系统700当直接以RF实施时消耗最少量的模拟硬件，但原则上它可以中间频率(IF)级、基带、或甚至以数字形式实施。除直接以RF实施外的任何实施方案可能需要用于每个相模端口的相干的接收器和发射器。
在另一实施例中，至少天线阵列可以定位在透镜或反射器的焦点(常规馈点)的后方，从而充当基于透镜或基于反射器的天线系统的馈送，以便借助此布置的放大率增加其波束的转向角度和方向性。所有其它组件基本上类似于其在图7中的相对应的组件。
尽管进行了详细的描述，但应理解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明的精神和范围的情况下，对本文做出各种改变、替代和更改。此外，本发明的范围不希望限于本文中所描述的特定实施例，所属领域的一般技术人员将从本发明中容易了解到，过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤(包括目前存在的或以后将开发的)可执行与本文所述对应实施例大致相同的功能或实现与本文所述对应实施例大致相同的效果。相应地，所附权利要求范围包括这些过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法、及步骤。

Claims (39)

1.一种用于波束转向的装置，其特征在于，包括：
第一混合分路器/合路器，其连接到天线单元的阵列的0阶相模馈送；
第二混合分路器/合路器，其中，所述第二混合分路器/合路器的输出包括主输出波束；
第一对可变移相器，其将所述第一混合分路器/合路器连接到所述第二混合分路器/合路器，其中所述第一对可变移相器通过调整所述可变移相器的对应的相位来控制所述主输出波束径向相对于阵列轴线的转向方向，其中所述对应的相位量值相等且符号相反，并且其中所述阵列轴线垂直于所述阵列的平面；以及
第三可变移相器，其将天线单元的阵列的1阶相模馈送连接到所述第一混合分路器/合路器的输入，其中，所述第三可变移相器用于独立地控制所述主输出波束在周向相对于所述阵列轴线的方向上的转向。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
第二对可变移相器，其中所述第二对可变移相器包括所述第三可变移相器和第四可变移相器，其中所述第三可变移相器连接到所述阵列的1阶相模馈送且所述第四可变移相器连接到天线单元的阵列的-1阶相模馈送；以及
第三混合分路器/合路器，其连接到所述第二对可变移相器且连接到所述第一混合分路器/合路器，
其中所述第二对可变移相器控制对所述主输出波束在相对于所述阵列轴线的周向方向上的转向的扫描。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括在所述阵列前方的透镜。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，对所述第一对可变移相器的控制独立于对所述第二对可变移相器的控制。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二对可变移相器中的第一者将所述第二对可变移相器中的所述第一者的输入的相位移位一定的量，所述量等于所述第二对可变移相器中的第二者将所述第二对可变移相器中的所述第二者的输入移位的量的负值。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述移相器中的每一者在-π到+π弧度的范围上可控制。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二混合分路器/合路器的主输出通过等式描述，其中M是所述第二混合分路器/合路器的所述主输出，P0是0阶相模输出，P1是1阶相模输出，P-1是-1阶相模输出，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，和是通过所述第一对可变移相器实现的相移，且
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置以传输模式操作。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二混合分路器/合路器的辅助输出通过等式描述，其中A1是所述第二混合分路器/合路器的所述辅助输出，P0是0阶相模输出，P1是1阶相模输出，P-1是-1阶相模输入，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，和是通过所述第一对可变移相器实现的相移，且
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三混合分路器/合路器的辅助输出通过等式A2＝P1ejθ+P-1e-jθ描述，其中A2是所述第三混合分路器/合路器的所述辅助输出，P1是1阶相模输出，P-1是-1阶相模输出，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，且
11.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，混合分路器/合路器和移相器的总数目与所述阵列中的天线单元的数目无关。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二混合分路器/合路器是等幅180度或90度混合的分路器/合路器。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，天线单元的所述阵列包括天线的圆形阵列。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，天线单元的所述阵列包括天线的一或多个多边形子阵列。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移相器中的每一者在-π到+π弧度的范围上可控制。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，混合分路器/合路器和移相器的总数目与所述阵列中的天线单元的数目无关。
17.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括在所述阵列前方的透镜。
18.一种用于辐射束转向的接收系统，其特征在于，包括：
第一端口，其连接到辐射传感器单元的阵列的0阶相模馈送；
第二端口，其连接到所述阵列的1阶相模馈送；
第一对可变移相器，其包括第一可变移相器和第二可变移相器；
第三可变移相器，其连接到第二端口；
第一等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器、连接到所述第三可变移相器、且连接到所述第一端口；以及
第二等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器，
其中所述第三可变移相器用于独立地控制主输出波束在周向相对于阵列轴线的方向上的转向，并且
其中所述第一对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号被控制，从而实现辐射束在围绕垂直于所述阵列的平面的轴线的径向方向上的转向。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第三端口，其连接到所述阵列的-1阶相模馈送；
第四可变移相器，其连接到所述第三端口；以及
第三等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第三和第四可变移相器且连接到所述第一等幅混合分路器/合路器，
其中所述第三和第四可变移相器构成第二对可变移相器，
其中所述第二对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号而独立于所述第一对可变移相器被控制，因此实现所述辐射束在围绕阵列轴线的周向方向上的转向。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，进一步包括通过等式来表征的主波束端口，其中M表示在所述第二等幅混合分路器/合路器的第三端口处的信号，P0表示在0阶相模端口处的信号，P1表示在1阶相模端口处的信号，P-1表示在所述-1阶相模端口处的信号，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，和是通过所述第一对可变移相器实现的相移，且
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述主波束端口连接到收发器。
22.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，进一步包括一或多个辅助端口，所述辅助端口的信号用于对波束转向控制算法的反馈，和/或用于频谱监视和/或干扰抵消。
23.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，移相器和混合分路器/合路器的总数目与所述阵列中的辐射传感器单元的数目无关。
24.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述阵列包括圆形阵列和多边形阵列中的一或多者。
25.一种用于波束转向的装置，其特征在于，包括：
第一混合分路器/合路器，其连接到天线单元的阵列的0阶相模馈送；
第二混合分路器/合路器，其中所述第二混合分路器/合路器的输出包括所得阵列波束；以及
第一对可变移相器，其将所述第一混合分路器/合路器连接到所述第二混合分路器/合路器，其中，所述第一对可变移相器通过调整所述可变移相器的对应的相位来控制主输出波束径向相对于阵列轴线的转向方向，其中所述对应的相位量值相等且符号相反，并且，其中所述阵列轴线垂直于所述阵列的平面；
第二对可变移相器，其中所述第二对可变移相器中的第一者连接到天线单元的所述阵列的1阶相模馈送，且所述第二对可变移相器中的第二者连接到天线单元的所述阵列的-1阶相模馈送；以及
第三混合分路器/合路器，其连接到所述第二对可变移相器且连接到所述第一混合分路器/合路器，
其中所述第二对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号来调整其对应的相位，
其中，所述第二对可变移相器可独立于所述第一对可变移相器被控制，并且，
其中，所述第二对可变移相器控制对所述主输出波束在相对于所述阵列轴线的周向方向上的所述转向的扫描。
26.一种用于辐射束转向的发射系统，其特征在于，包括：
第一端口，其连接到辐射传感器单元的阵列的0阶相模馈送；
第二端口，其连接到所述阵列的1阶相模馈送；
第一对可变移相器，其包括第一可变移相器和第二可变移相器；
第三可变移相器，其连接到第二端口；
第一等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器、连接到所述第三可变移相器、且连接到所述第一端口；以及
第二等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器，
其中所述第三可变移相器用于独立地控制主输出波束在周向相对于阵列轴线的方向上的转向，并且
其中所述第一对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号被控制，从而实现辐射束在围绕垂直于所述阵列的平面的轴线的径向方向上的转向。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第三端口，其连接到所述阵列的-1阶相模馈送；
第四可变移相器，其连接到所述第三端口；以及
第三等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第三和第四可变移相器且连接到所述第一等幅混合分路器/合路器，
其中所述第三和第四可变移相器构成第二对可变移相器，
其中所述第二对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号而独立于所述第一对可变移相器被控制，因此实现所述辐射束在围绕阵列轴线的周向方向上的转向。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，进一步包括通过等式来表征的主波束端口，其中M表示在所述第二等幅混合分路器/合路器的第三端口处的信号，P0表示在0阶相模端口处的信号，P1表示在1阶相模端口处的信号，P-1表示在所述-1阶相模端口处的信号，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，和是通过所述第一对可变移相器实现的相移，且
29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述主波束端口连接到收发器。
30.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，进一步包括一或多个辅助端口，所述辅助端口的信号用于对波束转向控制算法的反馈，和/或用于频谱监视和/或干扰抵消。
31.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，移相器和混合分路器/合路器的总数目与所述阵列中的辐射传感器单元的数目无关。
32.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述阵列包括圆形阵列和多边形阵列中的一或多者。
33.一种用于辐射束转向的收发系统，其特征在于，包括：
第一端口，其连接到辐射传感器单元的阵列的0阶相模馈送；
第二端口，其连接到所述阵列的1阶相模馈送；
第一对可变移相器，其包括第一可变移相器和第二可变移相器；
第三可变移相器，其连接到第二端口；
第一等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器、连接到所述第三可变移相器、且连接到所述第一端口；以及
第二等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第一对可变移相器，
其中所述第三可变移相器用于独立地控制主输出波束在周向相对于阵列轴线的方向上的转向，并且
其中所述第一对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号被控制，从而实现辐射束在围绕垂直于所述阵列的平面的轴线的径向方向上的转向。
34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第三端口，其连接到所述阵列的-1阶相模馈送；
第四可变移相器，其连接到所述第三端口；以及
第三等幅混合分路器/合路器，其连接到所述第三和第四可变移相器且连接到所述第一等幅混合分路器/合路器，
其中所述第三和第四可变移相器构成第二对可变移相器，
其中所述第二对可变移相器用于以相等的量值和相反的符号而独立于所述第一对可变移相器被控制，因此实现所述辐射束在围绕阵列轴线的周向方向上的转向。
35.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，进一步包括通过等式来表征的主波束端口，其中M表示在所述第二等幅混合分路器/合路器的第三端口处的信号，P0表示在0阶相模端口处的信号，P1表示在1阶相模端口处的信号，P-1表示在所述-1阶相模端口处的信号，θ和-θ是通过所述第二对可变移相器实现的相移，和是通过所述第一对可变移相器实现的相移，且
36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述主波束端口连接到收发器。
37.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，进一步包括一或多个辅助端口，所述辅助端口的信号用于对波束转向控制算法的反馈，和/或用于频谱监视和/或干扰抵消。
38.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，移相器和混合分路器/合路器的总数目与所述阵列中的辐射传感器单元的数目无关。
39.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述阵列包括圆形阵列和多边形阵列中的一或多者。
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