CN108964724A - 用于机载卫星通信的多波束相控阵 - Google Patents

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Abstract

系统和方法总地公开了一种用于机载卫星通信的多波束相控阵，具体公开了一种卫星通信系统，包括多个天线元件、接口电路和收发器电路。每个天线元件传送第一偏振信号和第二偏振信号。接口电路接收、放大第一偏振信号并将其分离为第一偏振主信号和第一偏振辅助信号。接口电路还接收、放大第二偏振信号并将其分离为第二偏振主信号和第二偏振辅助信号。第一求和器电路经由第一和第二偏振主信号的和产生第一波束信号。第二求和器电路经由第一和第二偏振辅助信号的和产生第二波束信号。收发器包括：第一分离器电路，其接收第一波束信号并将其分离成第一信号和第二信号；第二分离器电路，其接收第二波束信号并将其分离成第三信号和第四信号；第一波束形成器，其合成第一波束形成信号；以及第二波束形成器，其合成第二波束形成信号。

Description

用于机载卫星通信的多波束相控阵
相关专利申请的交叉引用
本申请涉及于2017年1月10日提交的美国专利申请No.15/403,134(代理人案卷号16CR498(047141-1216))和于2017年1月23日提交的美国申请No.15/413,052(代理人案卷号16CR498(047141-1221))，二者均转让给本申请的受让人，并且其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本公开总地涉及卫星通信领域。更具体地，本公开涉及机载卫星通信。目前，卫星通信系统可能能够使用一系列近地轨道(LEO)卫星向飞机提供高达400Mbps的峰值数据，但无法超过每秒400兆比特(400Mbps)。对飞机数据的需求在不断增加，增加飞机上可用的数据是一项挑战。随着对飞行中数据使用的需求增加，将需要400Mbps以上的速度。
发明内容
在一个方面，本文公开的发明构思的实施例针对一种卫星通信系统，其包括多个天线元件和接口电路。每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口。接口电路被构造为接收多个第一偏振信号，放大多个第一偏振信号，将多个第一偏振信号中的每一个分离成第一偏振主信号和第一偏振辅助信号，并对第一偏振主信号和第一偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，接收多个第二偏振信号，放大多个第二偏振信号，将多个第二偏振信号中的每一个分离成第二偏振主信号和第二偏振辅助信号，并对第二偏振主信号和第二偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，对多个第一偏振主信号和多个第二偏振主信号求和得到第一波束，对多个第一偏振辅助信号和多个第二偏振辅助信号求和得到第二波束，将第一波束转换到第一中频，将第二波束转换到第二中频，以及将第一波束和第二波束组合到公共电缆上。第一波束和第二波束与不同的数据源相关联。
在另一方面，本文公开的发明构思的实施例针对一种卫星通信系统，其包括多个天线元件、接收阵列和收发器。每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口。接收阵列被构造为接收并求和第一偏振信号，接收并求和第二偏振信号。收发器包括：第一分离器电路，被构造为接收经求和的第一偏振信号并将经求和的第一偏振信号分离成第一信号和第二信号；第二分离器电路，被构造为接收经求和的第二偏振信号并将经求和的第二偏振信号分离为第三信号和第四信号；第一波束形成器，被构造为接收第一信号和第三信号并合成第一波束形成信号；以及第二波束形成器，被构造为接收第二信号和第四信号并合成第二波束形成信号。第一波束形成信号和第二波束形成信号与不同的数据源相关联。
在另一方面，本文公开的发明构思的实施例针对一种卫星通信系统，其包括多个天线元件、接口电路、第一求和器电路、第二求和器电路和收发器。每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口。接口电路被构造为接收多个第一偏振信号，放大多个第一偏振信号，将多个第一偏振信号中的每一个分离成第一偏振主信号和第一偏振辅助信号，并对第一偏振主信号和第一偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，接收多个第二偏振信号，放大多个第二偏振信号，以及将多个第二偏振信号中的每一个分离成第二偏振主信号和第二偏振辅助信号，并对第二偏振主信号和第二偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移。第一求和器电路被构造为经由多个第一偏振主信号和多个第二偏振主信号的和生成第一波束信号。第二求和器电路被构造为经由多个第一偏振辅助信号和多个第二偏振辅助信号的和生成第二波束信号。收发器包括第一分离器电路，其被构造为接收第一波束信号并将第一波束信号分离成第一信号和第二信号；第二分离器电路，其被构造为接收第二波束信号并将第二波束信号分离成第三信号和第四信号；第一波束形成器，其被构造为接收第一信号和第三信号并合成第一波束形成信号；以及第二波束形成器，其被构造为接收第二信号和第四信号并合成第二波束形成信号。第一波束形成信号和第二波束形成信号与不同的数据源相关联。
在另一方面，本文公开的发明构思的实施例针对一种卫星通信系统，其包括多个天线元件和接口电路。多个天线元件中的每一个包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口。接口电路被构造为将在公共电缆上的处于中频的两个数据源信号分为第一波束信号和第二波束信号，将第一波束信号转换到通信信道频率，将第二波束信号转换到通信信道频率，将第一波束信号分离成多个第一波束主偏振信号和多个第一波束辅助偏振信号，将第二波束信号分离成多个第二波束主偏振信号和多个第二波束辅助偏振信号，对多个第一波束主偏振信号施加独立的相移和增益偏移，对多个第二波束主偏振信号施加独立的相移和增益偏移，将第一波束主偏振信号和第二波束主偏振信号组合成多个组合的主偏振信号，放大多个组合的主偏振信号，辐射多个组合的主偏振信号，对多个第一波束辅助偏振信号施加独立的相移和增益偏移，对多个第二波束辅助偏振信号施加独立的相移和增益偏移，将第一波束辅助偏振信号和第二波束辅助偏振信号组合成多个组合的辅助偏振信号，放大多个组合的辅助偏振信号，并辐射多个组合的辅助偏振信号。第一波束信号和第二波束信号与不同的数据源相关联。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更全面地理解示例性实施例，其中相似的附图标记指代相似的元件，并且：
图1是根据一些实施例的与航空器通信的基于卫星的航空通信网络的透视示意图；
图2是根据一些实施例的包括终端(以框图形式示出)和相控阵天线组件的卫星通信系统的侧视平面示意图；
图3是根据一些实施例的图2所示的卫星通信系统的相控阵天线系统的俯视平面示意图；
图4是根据一些实施例的包括图2所示的卫星通信系统的相控阵天线组件的收发器和天线阵列的相控阵模块的示意性框图；
图5是根据一些实施例的用于图2所示的卫星通信系统的相控阵模块的Rx波束形成器电路的示意性框图；
图6是根据一些实施例的用于图2所示的卫星通信系统的相控阵模块的Tx波束形成器电路的示意性框图；以及
图7是具有显示卫星服务的覆盖图的世界地图的示意图。
具体实施方式
未来的数据需求将大于400Mbps。本文描述的系统和方法提供增加的总数据容量和多模式操作。可以使用多模式操作来支持数据链路(例如，飞机导航和通信系统，为乘客提供互联网接入)和网络电视(IPTV)。
在一些实施例中，单天线装置支持同时与多个系列(constellation)和/或IPTV和数据波束的连接。在一些实施例中，提供增加的总数据容量和多模式操作，而不需要系统和方法包括多个天线阵列、飞机上的装置，或者没有不利地影响尺寸、重量、功率和成本(SWaP-C)因素。
总体上参照附图，根据一些示例性实施例描述了多波束相控阵卫星通信的系统和方法。在一些实施例中，机载卫星通信天线同时支持到多个卫星系列的连接，或同时支持到IPTV和数据链路的连接，以满足机载数据需求。机载卫星通信系统可以与LEO卫星和/或对地静止或地球同步(GEO)卫星通信。
在一些实施例中，飞机卫星通信系统可以同时支持到多个卫星系列的连接并且提供无缝的全球覆盖。卫星通信系统经由辐射器/天线元件后面的主波束形成芯片中的多个波束形成信号路径进行通信，以合成朝向具有宽角距的多个卫星的波束。在一些实施例中，卫星通信系统通过实现子阵列级的次级多波束波束形成器来支持采用单个卫星进行更宽的频率操作(例如，IPTV&数据)。
参照图1，环境10包括航空器14、GEO卫星18、LEO卫星22a-g、第一地面站26a和第二地面站26b。航空器14经由源自第一地面站26a的第一波束30与作为GEO卫星网络或系列的一部分的GEO卫星18进行通信。在一些实施例中，GEO卫星18可以与一个或更多个中地球轨道(MEO)卫星通信。航空器14还经由源自第二地面站26b的第二波束34与作为LEO卫星系列的一部分的LEO卫星22a-g的LEO卫星22d进行通信。在一些实施例中，波束30、34代表发射和/或接收波束。本文使用的卫星系列指的是布置在一个或更多个网络或一个或更多个轨道类型中的两个或更多个卫星(其可以由不同的所有者和运营商操作)。在一些实施例中，航空器14可以与两个或更多个卫星、来自相同系列的两个或更多个卫星或来自不同系列的每个卫星进行通信。虽然示出了两个地面站，但可以包括或使用两个以上的地面站或少于两个地面站。在一些实施例中，GEO卫星18和LEO卫星22d两者都与相同的地面站通信。
有利的是，航空器14能够同时或几乎同时与多于一个的卫星系列进行通信。例如，航空器14经由波束30、34与GEO卫星18和LEO卫星22d通信。在一些实施例中，航空器14可以同时与三个或更多个卫星、与地面站26(当其处于范围内时)和/或与两个或更多个卫星系列进行通信。
参照图2，航空器14(图1)配备有通信系统38，其包括终端42、航空器个性模块(APM)46和天线组件50。终端42在输入54处接收轮上重量(weight on wheel)信号，在输入58处接收传输静音信号，在输入62处接收数据加载器，在输入66处接收维护信号，在总线输入70处接收惯性参考单元(IRU)429信号以及在输入总线74处接收以太网信号。可选地，其他输入和输出可以提供给终端42。输入54、58、62、66、70、74可以与航空器14和线路可更换单元上的各种类型的设备耦合。在一些实施例中，输入54、58、62、66、70、74是能够双向通信的输入/输出端子。终端42响应输入54、58、62、66、70、74上的各种信号，以实现通信系统38的通信和维护。
APM 46存储配置数据并且可以与航空器14的网络接口控制器一起使用。APM 46包括用于存储终端42的信息的SIM卡。APM 46提供终端42的识别信息和终端42内部的一个或更多个调制解调器。在一些实施例中，终端42可替换而不用替换APM 46。
终端42经由电力输入78供电。输入/输出(I/O)总线82也被耦合到终端42和天线组件50。I/O总线82允许控制要在终端42和天线组件50之间进行通信的数据信号。接收线路86被耦合在终端42和天线组件50之间用于射频(RF)接收信号，发射线路90被耦合在终端42和天线组件50之间用于RF发射信号。在一些实施例中，RF信号是中频(IF)信号或基带信号。电源94经由电力输入78向终端42提供电力，并经由输入98向天线组件50提供电力。终端42包括调制解调器电路102。调制解调器电路102为通信系统38提供调制和解调操作。
天线组件50被布置在航空器14上各个位置处。在一些实施例中，天线组件50被布置在航空器14的机身外部，用于向卫星网络发送RF信号和从卫星网络接收RF信号。在一些实施例中，天线组件50被布置在航空器14的顶部上。在一些实施例中，天线组件50是用于通信系统38的有源电子扫描阵列(AESA)天线系统，其安装在航空器14的外表面上(图1)。
在一些实施例中，卫星通信系统38被配置用于阵元级(element level)多波束形成。阵元级多波束形成提供了多个波束形成信号路径，以合成朝向具有宽角距的多个卫星的合成波束。在一些实施例中，卫星通信系统38被配置用于子阵列波束形成，其通过实现子阵列级的次级多波束波束形成器来支持对单个卫星的宽频率操作(例如IPTV和数据)。在一些实施例中，航空器14上的单个用户使用第一波束30从一个网络接收数据的第一非零部分，并且使用第二波束34从另一个网络接收数据的第二非零部分。
参照图3，在一些实施例中，天线组件50包括提供能够在低功率卫星网络环境中提供操作的组合孔径的四个接收(Rx)同位通信天线阵列(collocated communicationsantenna array，CCA)106、110、114和118。在一些实施例中，天线组件50包括不同数量的RxCCA(例如，三个Rx CCA，五个Rx CCA等)。在一些实施例中，Rx CCA 106、110、114和118的配置提供足够的孔径和冗余度，以保持具有两个或更多个基于LEO、MEO和/或GEO的卫星网络的高质量性能。在一些实施例中，天线组件50包括四个发射(Tx)CCA 122、126、130和134，惯性测量单元138，全球导航卫星系统(GNSS)接收器142，GNSS接收器146，电源150和舱壁压力密封装置(bulkhead pressure seal)154。在一些实施例中，CCA 106、110、114和118是基于电路板的ASEA。可以提供额外的Tx CCA 122、126、130和134以满足发射吞吐量需求。
GNSS接收器142和146与GNSS卫星通信以确定卫星通信系统38的定位。使用两个GNSS接收器142和146允许利用差分定位以用于更精确的位置确定，包括天线组件的航向(heading)和倾斜确定。在一些实施例中，使用惯性测量单元138来增强定位确定。惯性测量单元138不同于航空器14的惯性参考系。在一些实施例中，惯性测量单元138和GNSS接收器142和146在天线组件50中的安置降低了由于航空器14的动态结构造成的不精确以及航空器14的定位传感器和天线组件50之间的位置差异，并且允许更精确地指向窄波束。
在一些实施例中，卫星通信系统38被配置为从GEO卫星18接收电视信号(例如，连续视频信号)，并从LEO卫星22d接收数据信号(例如因特网数据)。在一些实施例中，卫星通信系统38锁定GEO卫星18以接收TV信号，并使用与发射波束一起工作的其他波束来跟踪用于数据通信的LEO卫星22a-g。
参照图4，用于通信系统38(图2)的相控阵模块158包括Tx CCA 122、126、130和134，Rx CCA 106、110、114和118，收发器162和处理器166。在一些实施例中，相控阵模块158包括终端42和天线组件50的部件。在一些实施例中，相控阵模块158位于天线组件50中。在一些实施例中，相控阵模块158包括板上(on board)惯性电路170。在一些实施例中，相控阵模块158被配置为支持同时或几乎同时到多个系列的链路(例如，波束30、34)。
处理器166被配置为基于卫星星历表、转换表、相控阵模块(PAM)状态信息、固件图像和接收信号强度(RSSI)状态来提供天线控制。在一些实施例中，处理器166是GNSS接收器142和146中的一个或更多个的一部分，并且包括以太网通信电路和Tx/Rx定时电路。在一些实施例中，处理器166包括AESA和收发器控制、命令和逻辑电路。
Rx CCA 106、110、114和118的每一个包括子阵列174，其包括四个天线元件178a-d、Rx波束形成器电路Rx1-Rx128、求和器电路182a和182b以及子阵列控制器186。所示的RxCCA 106的子阵列174包括128个Rx波束形成器电路Rx1-Rx128。在其他实施例中，每个子阵列174可以包括少于128个Rx波束形成器电路或者多于128个Rx波束形成器电路。在图4中，Rx波束形成器电路Rx3-Rx127被描绘为位于Rx波束形成器电路Rx2和Rx波束形成器电路Rx128之间的盒子(box)。Rx波束形成器电路Rx2-Rx128与Rx波束形成器电路Rx1基本相似。
在一些实施例中，Rx CCA 106、110、114和118中的每一个Rx波束形成器电路Rx1-Rx128可以包括正在接收10.7至12.75(GHz)之间的频率范围内的信号的四个天线元件178a-d。在其他实施例中，每个Rx波束形成器电路Rx1-Rx128可以包括少于四个天线元件或多于四个天线元件。在一些实施例中，每个Rx波束形成器电路Rx1-Rx128可以包括多达十二个天线元件。
辐射器或天线元件178a-d中的每个包括以垂直偏振信号V1-4的形式向Rx波束形成器电路Rx1-Rx128提供第一偏振输入信号的第一端口和以水平偏振信号H1-4的形式向Rx波束形成器电路Rx1-Rx128提供第二偏振输入信号的第二端口。在一些实施例中，第一偏振输入信号是水平偏振信号，第二偏振信号是垂直偏振信号。在其他实施例中，使用圆偏振或椭圆偏振。上面讨论的频率范围、天线元件数量和矩阵大小仅是示例性的；其他配置也是可能的。
利用单独的第一偏振信号和第二偏振信号，相控阵模块158能够提供阵元级多波束形成和/或子阵列多波束形成。在一些实施例中，阵元级多波束形成包括分离第一偏振信号和第二偏振信号中的每一个，然后对分离信号的每个副本执行并行波束形成操作(例如，经由相位和增益偏移并求和)。阵元级多波束形成可以增加多个波束之间的转向灵活性。增加的转向灵活性可以改进对快速移动的LEO卫星和固定GEO卫星的支持，以提供连续的全球服务。在一些实施例中，子阵列多波束形成包括分离第一偏振信号和第二偏振信号并在子阵列级合成多个波束。子阵列多波束形成在子阵列的波束宽度范围内提供多个合成波束的改进性能。在一些实施例中，子阵列多波束形成同时提供对多个紧密间隔的卫星或者数据波束和IPTV广播波束的支持。子阵列多波束形成还可以提高频率上的性能。
Tx CCA 122、126、130和134中的每一个都基本相同。下面描述Tx CCA122，应理解，描述也适用于Tx CCA 126、130和134。Tx CCA 122包括子阵列188，其包括四个天线元件190a-d、Tx波束形成器电路Tx1-Tx128、分离器电路194a和194b以及子阵列控制器198。在一些实施例中，Tx CCA 122包括提供14至14.5千兆赫(GHz)之间的频率范围内的信号的四个天线元件190a-d。每个天线元件190a-d发射由Tx波束形成器电路Tx1-Tx128提供的第一偏振输入信号和第二偏振输入信号。在一些实施例中，第一偏振输入信号是垂直偏振信号，第二偏振信号是水平偏振信号。可以使用替代的偏振格式。
分离器电路194a和194b将第一偏振信号和第二偏振信号提供给Tx波束形成器电路Tx1-Tx128。在一些实施例中，Tx波束形成器电路Tx1-Tx128是在子阵列控制器146的控制下的硅锗相位调整和可变放大器电路。子阵列控制器198控制第一偏振输入信号和第二偏振信号的适当的增益量和相位量，以影响指向卫星18、22a-g的波束。处理器166将定位数据提供给子阵列控制器198，使得波束指向适当的方向。
在一些实施例中，为第一波束提供第一偏振信号，为第二波束提供第二偏振信号。在一些实施例中，第一偏振信号和第二偏振信号的组合允许形成不同的偏振格式。在一些实施例中，来自收发器162的第一偏振信号被提供给分离器电路194a，第二偏振信号被提供给分离器电路194b。第一偏振信号和第二偏振信号的分离版本在Tx波束形成器电路Tx1-Tx128中被放大和相位延迟，以提供给天线元件190a-d。
参照图5，Rx波束形成器电路Rx1-Rx128各自包括相同的部分。下面讨论Rx波束形成器电路Rx1，并且认识到，其他Rx波束形成器电路Rx2-Rx128是相似的。Rx波束形成器电路Rx1包括前端低噪声放大器202a-d形式的一组放大器，一组缓冲器206a-h，一组相位控制或时间延迟电路208a-h，一组相位控制或时间延迟电路210a-h，一组可变增益放大器214a-h，一组可变增益放大器218a-h，求和器电路222a以及求和器电路222b。前端低噪声放大器202a-d接收垂直偏振信号V1-4和水平偏振信号H1-4，并将放大的信号传递到缓冲器206a-h。在缓冲器206a-h之后，每个偏振信号(例如，垂直偏振信号V1或水平偏振信号H1)被分离到相位控制电路208a-h和210a-h，以及可变增益放大器214a-h和218a-h。
在一些实施例中，垂直偏振信号经由相移和放大被修改为发送到求和器电路222a的垂直偏振主信号和发送到求和器电路222b的垂直偏振辅助信号。水平偏振信号经由相移和放大被修改为发送到求和器电路222a的水平偏振主信号和发送到求和器电路222b的水平偏振辅助信号。从天线元件178a-d接收的每个信号都被类似地处理，使得求和器电路222a接收每个主信号，求和器电路222b接收每个辅助信号。以这种方式，提供阵元级的多波束通信。求和器电路222a被构造为输出第一波束信号，求和器电路222b被构造为输出第二波束信号。在一些实施例中，第一波束信号和第二波束信号与不同的数据源相关联。
通过分离从天线元件178a-d接收的信号V1-4和H1-4，然后对信号的每个副本执行并行波束形成操作(例如，通过经由V4和H4向V1、H1、V2、H2施加独立相移和增益偏移，然后将信号求和成两个独立的波束)，来提供改进的转向灵活性。这允许输出到求和器电路182a的波束与和输出到求和器电路182b的波束不同的源通信。在一个实施例中，从第一卫星(例如卫星20)接收输出到求和器电路182a的波束，从第二卫星(例如，卫星22d)接收输出到求和器电路182b的波束。在天线元件178a-d后面的主波束形成芯片中提供多个波束形成信号路径允许相控阵模块158合成朝向具有宽角距的多个卫星的波束。
参照图6，Tx波束形成器电路Tx1-Tx128各自包括相似的部分。下面讨论Tx波束形成器电路Tx1，并且认识到，其他Tx波束形成器电路Tx2-Tx128是相似的。Tx波束形成器电路Tx1包括前端低噪声放大器224a-d形式的一组放大器，一组缓冲器226a-h，一组相位控制或时间延迟电路228a-h，一组相位控制或时间延迟电路230a-h，一组可变增益放大器234a-h，一组可变增益放大器238a-h，分离器电路242a和分离器电路242b。
分离器电路242a被构造为接收来自分离器电路194a的波束输入，分离器电路242b被构造成接收来自分离器电路194b的波束输入。通过对每个波束输入执行并行波束形成操作(例如，通过对波束输入施加独立的相移和增益偏移以通过V4和H4开展分离V1、H1、V2、H2，并发送分离的信号到天线元件190a-d)来提供改进的传输转向灵活性。并行波束形成允许来自分离器电路194a的波束输入与和来自分离器电路194b的波束输入不同的源通信。在一个实施例中，来自分离器电路194a的波束输入被发送到第一卫星(例如，卫星18)，并且来自分离器电路194b的波束输入被发送到第二卫星(例如，卫星22d)。在天线元件190a-d后面的主波束形成芯片中提供多个波束形成信号路径允许相控阵模块158合成朝向具有宽角距的多个卫星的波束。
返回参考图4，在一些实施例中，Rx波束形成器电路Rx1-Rx128是在子阵列控制器186的控制下的硅锗相位调整和可变放大器电路。另外，在一些实施例中，Tx波束形成器电路Tx1-Tx128是在子阵列控制器198的控制下的硅锗相位调整和可变放大器电路。子阵列控制器186和子阵列控制器198控制偏振输入信号的适当的增益量和相位量，以影响指向卫星18、22a-g的波束。处理器166将定位数据提供给子阵列控制器186和子阵列控制器198，使得适当地指向波束。
求和器电路182a从Rx波束形成器电路Rx1-Rx128接收第一波束信号，并且生成总和第一波束信号。类似地，求和器电路182b从Rx波束形成器电路Rx1-Rx128接收第二波束信号，并且生成总和第二波束信号。
收发器162包括第一波束组合器电路246a，第二波束组合器电路246b，第一波束降频变频器电路250a和第二波束降频变频器电路250b以及Rx双工器254。在一些实施例中，波束组合器电路246a和246b以及波束降频变频器电路250a和250b为两个波束提供单独的接收路径。第一波束组合器电路246a和第二波束组合器电路246b组合来自Rx CCA 106、110、114和118的求和器电路182a和182b的各个波束信号。波束降频变频器电路250a和250b将信号转换降频到适当的中频，以防止当在Rx双工器254中进一步组合时第一波束信号和第二波束信号之间的干扰。
收发器162的结构允许波束信号被分离并且合成子阵列级(例如，在512个阵元之后)的多个波束。收发器162可以在子阵列(例如，子阵列174)的波束宽度内合成这些多个波束。在一些实施例中，子阵列的波束宽度为大约八度，从而允许分开的波束(例如，波束1和波束2)由多个紧密间隔的卫星或来自一个卫星的两个单独的数据源支持(例如，数据点波束和IPTV波束)。
收发器162还包括Tx双工器258，其被构造为接收单个波束输入信号并输出两个波束信号。第一波束信号被馈送到第一波束增频变频器262a，第二波束信号被馈送到第二波束增频变频器262b，以将信号转换增频到合适的中频以防止第一波束信号和第二波束信号之间的干扰。
第一波束增频变频器262a将增频变频后的第一波束信号馈送到第一波束分离器电路266a，并且第二波束增频变频器262b将增频变频后的第二波束信号馈送到第二波束分离器电路266b。第一波束分离器266a提供四个输出。每个输出由Tx CCA 122、126、130和134之一的分离器电路194a接收。第二波束分离器266b也提供四个输出。每个输出由Tx CCA122、126、130和134之一的分离器电路194b接收。
一旦在各个Tx CCA 122、126、130和134内被接收，第一波束信号和第二波束信号就通过Tx波束形成器电路Tx1-Tx128驱动，并被馈送到天线元件190a-d。
收发器控制器270被构造为控制收发器162的操作。在一些实施例中，在GEO卫星的0.95-1.95GHz频率范围和LEO卫星的4.05-4.175GHz范围内提供发射IF信号。在一些实施例中，用于GEO卫星的IF接收信号可以在0.95-2.15GHz的频率范围内，用于LEO卫星的IF接收信号可以在1.85-2.1GHz的频率范围内。
如图7所示，单个卫星(例如，卫星18)可以提供不同的服务和/或波束用于通信。在所示的示例中，卫星提供大的第一服务274，其在一些示例中提供在约11.85GHz至约12.075GHz之间操作的IPTV服务，以及提供一组数据点服务278形式的第二服务，其在一些示例中提供在约10.95GHz至约12.2GHz之间操作的数据通信服务。通过利用上面讨论的波束分离能力，卫星通信系统38可以从单个卫星接收多于1GHz的带宽。相控阵模块158的偏振和频率/指向多样性允许经由多个波束通信，使得每个单独波束避免数据或带宽节流。
尽管给出的详图、具体示例、详细算法和特定配置描述了优选的和示例性的实施例，但它们仅用于说明的目的。所公开的发明不限于所示的具体形式和标线。例如，所述方法可以以各种步骤顺序中的任何一种来执行。所示出和描述的硬件和光学配置可能会根据气象雷达和处理设备的所选的性能特点和物理特性而有所不同。例如，系统组件及其互连的类型可能不同。所描绘和描述的系统和方法不限于所公开的确切细节和条件。流程图仅显示优选的示例性操作。以非限制性方式示出了具体的机械部件和操作。此外，可以在示例性实施例的设计、操作条件和布置方面做出其他替换、修改、改变和省略而不脱离如所附权利要求书中所表达的本发明的范围。

Claims (24)

1.一种卫星通信系统，包括：
多个天线元件，每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口，和传送第二偏振信号的第二偏振端口；以及
接口电路，被构造为：
接收多个所述第一偏振信号，
放大多个所述第一偏振信号，
将多个所述第一偏振信号中的每一个分离成第一偏振主信号和第一偏振辅助信号，并对所述第一偏振主信号和所述第一偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，
接收多个所述第二偏振信号，
放大多个所述第二偏振信号，
将多个所述第二偏振信号中的每一个分离成第二偏振主信号和第二偏振辅助信号，并且对所述第二偏振主信号和所述第二偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，
对多个所述第一偏振主信号和多个所述第二偏振主信号求和得到第一波束，
对多个所述第一偏振辅助信号和多个所述第二偏振辅助信号求和得到第二波束，
将所述第一波束转换到第一中频，
将所述第二波束转换到第二中频，以及
将所述第一波束和所述第二波束组合到公共电缆上，
其中所述第一波束和所述第二波束与不同的数据源相关联。
2.根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中所述第一波束和所述第二波束与单个卫星相关联。
3.根据权利要求1所述的卫星通信系统，其中所述第一波束与第一卫星相关联，所述第二波束与第二卫星相关联。
4.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一波束和所述第二波束与一个或更多个近地轨道卫星或对地静止地球轨道卫星相关联。
5.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一偏振信号限定垂直偏振。
6.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第二偏振信号限定水平偏振。
7.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述接口电路被配置为合成垂直和水平之间的任何偏振、左旋圆偏振或右旋圆偏振。
8.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述多个天线元件和所述接口电路在四个电路卡上实现，所得到的第一波束被组合以形成一个第一波束信号，所得到的第二波束被组合以形成一个第二波束信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的卫星通信系统，其中所述多个天线元件是接收天线元件，所述接口电路是接收接口电路，以及
进一步包括多个发射天线元件和发射接口电路。
10.根据权利要求9所述的卫星通信系统，其中所述多个发射天线元件和所述发射接口电路在四个电路卡上实现，其中第一发射波束被分离以形成四个第一发射波束信号，第二发射波束被分离以形成四个第二发射波束信号。
11.一种卫星通信系统，包括：
多个天线元件，每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口；
接收阵列，被构造为接收并求和所述第一偏振信号，以及接收并求和所述第二偏振信号；以及
收发器，包括：
第一分离器电路，被构造为接收经求和的第一偏振信号并将所述经求和的第一偏振信号分离成第一信号和第二信号，
第二分离器电路，被构造为接收经求和的第二偏振信号并将所述经求和的第二偏振信号分离成第三信号和第四信号，
第一波束形成器，被构造为接收所述第一信号和所述第三信号并合成第一波束形成信号，以及
第二波束形成器，被构造为接收所述第二信号和所述第四信号并合成第二波束形成信号，
其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与不同的数据源相关联。
12.根据权利要求11所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与单个卫星相关联。
13.根据权利要求11所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号与第一卫星相关联，所述第二波束形成信号与第二卫星相关联。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与一个或更多个近地轨道卫星或对地静止地球轨道卫星相关联。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的卫星通信系统，其中所述接收阵列包括接口电路，其被构造为：
接收多个所述第一偏振信号，
放大多个所述第一偏振信号，
将多个所述第一偏振信号中的每一个分离成第一偏振主信号和第一偏振辅助信号，并对所述第一偏振主信号和所述第一偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，
接收多个所述第二偏振信号，
放大多个所述第二偏振信号，
将多个所述第二偏振信号中的每一个分离成第二偏振主信号和第二偏振辅助信号，并且对所述第二偏振主信号和所述第二偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，以及
其中所述经求和的第一偏振信号包括多个所述第一偏振主信号和多个所述第二偏振主信号的和，以及
其中所述经求和的第二偏振信号包括多个所述第一偏振辅助信号和多个所述第二偏振辅助信号的和。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一偏振信号限定垂直偏振。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第二偏振信号限定水平偏振。
18.一种卫星通信系统，包括：
多个天线元件，每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口；
接口电路，被构造成：
接收多个所述第一偏振信号，
放大多个所述第一偏振信号，
将多个所述第一偏振信号中的每一个分离成第一偏振主信号和第一偏振辅助信号，并对所述第一偏振主信号和所述第一偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移，
接收多个所述第二偏振信号，
放大多个所述第二偏振信号，以及
将多个所述第二偏振信号中的每一个分离成第二偏振主信号和第二偏振辅助信号，并对所述第二偏振主信号和所述第二偏振辅助信号施加独立的相移和增益偏移；
第一求和器电路，被构造为经由多个所述第一偏振主信号和多个所述第二偏振主信号的和生成第一波束信号；
第二求和器电路，被构造为经由多个所述第一偏振辅助信号和多个所述第二偏振辅助信号的和生成第二波束信号；以及
收发器，包括：
第一分离器电路，被构造为接收所述第一波束信号并将所述第一波束信号分离成第一信号和第二信号，
第二分离器电路，被构造为接收所述第二波束信号并将所述第二波束信号分离成第三信号和第四信号，
第一波束形成器，被构造为接收所述第一信号和所述第三信号并合成第一波束形成信号，以及
第二波束形成器，被构造为接收所述第二信号和所述第四信号并合成第二波束形成信号，
其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与不同的数据源相关联。
19.根据权利要求18所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与单个卫星相关联。
20.根据权利要求18所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号与第一卫星相关联，所述第二波束形成信号与第二卫星相关联。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一波束形成信号和所述第二波束形成信号与一个或更多个近地轨道卫星或对地静止地球轨道卫星相关联。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第一偏振信号限定垂直偏振。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的卫星通信系统，其中所述第二偏振信号限定水平偏振。
24.一种卫星通信系统，包括：
多个天线元件，每个天线元件包括传送第一偏振信号的第一偏振端口和传送第二偏振信号的第二偏振端口；以及
接口电路，被构造成：
将公共电缆上的处于中频的两个数据源信号分成第一波束信号和第二波束信号，
将所述第一波束信号转换到通信信道频率，
将所述第二波束信号转换到通信信道频率，
将所述第一波束信号分离为多个第一波束主偏振信号和多个第一波束辅助偏振信号，
将所述第二波束信号分离为多个第二波束主偏振信号和多个第二波束辅助偏振信号，
对所述多个第一波束主偏振信号施加独立的相移和增益偏移，
对所述多个第二波束主偏振信号施加独立的相移和增益偏移，
将所述第一波束主偏振信号和所述第二波束主偏振信号组合成多个组合的主偏振信号，
放大所述多个组合的主偏振信号，
辐射所述多个组合的主偏振信号，
对所述多个第一波束辅助偏振信号施加独立的相移和增益偏移，
对所述多个第二波束辅助偏振信号施加独立的相移和增益偏移，
将所述第一波束辅助偏振信号和所述第二波束辅助偏振信号组合成多个组合的辅助偏振信号，
放大所述多个组合的辅助偏振信号，以及
辐射所述多个组合的辅助偏振信号，
其中所述第一波束信号和所述第二波束信号与不同的数据源相关联。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109586774A (zh) * 2018-12-28 2019-04-05 安徽中瑞通信科技股份有限公司 一种5g阵列天线的控制系统
CN111614368A (zh) * 2020-03-31 2020-09-01 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 海上多用途通信终端
CN111641425A (zh) * 2020-05-18 2020-09-08 南京华成微波技术有限公司 一种低成本多波束射频前端的实现方式
CN111952726A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 南京汇君半导体科技有限公司 多波束相控阵芯片、接收机模块以及发射机模块
CN112383346A (zh) * 2020-11-17 2021-02-19 北京空灵网科技术有限公司 一种卫星广播信道的实现方法和装置
CN112531350A (zh) * 2021-02-07 2021-03-19 星展测控科技股份有限公司 相控阵天线、通信装置及动中通设备
CN115632241A (zh) * 2022-10-31 2023-01-20 成都华芯天微科技有限公司 一种低轨卫星通信星载多波束相控阵天线

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10958336B2 (en) * 2018-05-29 2021-03-23 Metawave Corporation Phased array antenna for use with low earth orbit satellite constellations
US11211695B1 (en) * 2018-09-12 2021-12-28 Rockwell Collins, Inc. Dual beam transmit system for analog beamforming airborne satellite communications
US10574337B1 (en) 2019-02-11 2020-02-25 Gogo Llc Multi-constellation satellite terminal
IL267203B (en) 2019-06-10 2020-11-30 Satixfy Uk Ltd A display array antenna and a system and method for operation
US20210234270A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 Gilat Satellite Networks Ltd. System and Methods for Use With Electronically Steerable Antennas for Wireless Communications
CN111614372A (zh) * 2020-06-15 2020-09-01 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于卫星通信的Ku频段相控阵天线收发组件
WO2022098117A1 (ko) * 2020-11-04 2022-05-12 주식회사 케이엠더블유 편파 빔들의 시간적/공간적 분리와 채널 비-가역성 보정을 위한 방법 및 이를 이용한 다중 빔 안테나 장치
SE2051518A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-22 Icomera Ab Method and system for wireless satellite communication via low earth orbit (leo) satellites
CN113659352A (zh) * 2021-07-28 2021-11-16 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种星载全极化宽带相控阵天线
US20230217266A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Kythera Software, Inc. Mobile platform clusters for communications cell transmission

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1682402A (zh) * 2002-08-20 2005-10-12 爱罗莎特股份有限公司 有宽带天线的通信系统
CN101013916A (zh) * 2007-02-05 2007-08-08 华南理工大学 一种采用智能天线实现接收分集的方法及装置
US20130088391A1 (en) * 2009-04-13 2013-04-11 Viasat, Inc. Multi-Beam Active Phased Array Architecture with independant Polarization control
US20140029461A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Go Net Systems Ltd. Methods and systems for using a beam-forming network in conjunction with spatially multiplexed wireless signals
CN104852139A (zh) * 2014-02-14 2015-08-19 波音公司 利用曲折型波导产生双极化信号的天线阵列系统
US20160302082A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Polarization beamforming communication method and apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7098859B2 (en) 2003-10-30 2006-08-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Antenna unit
US7436370B2 (en) 2005-10-14 2008-10-14 L-3 Communications Titan Corporation Device and method for polarization control for a phased array antenna
US9848370B1 (en) * 2015-03-16 2017-12-19 Rkf Engineering Solutions Llc Satellite beamforming

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1682402A (zh) * 2002-08-20 2005-10-12 爱罗莎特股份有限公司 有宽带天线的通信系统
CN101013916A (zh) * 2007-02-05 2007-08-08 华南理工大学 一种采用智能天线实现接收分集的方法及装置
US20130088391A1 (en) * 2009-04-13 2013-04-11 Viasat, Inc. Multi-Beam Active Phased Array Architecture with independant Polarization control
US20140029461A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Go Net Systems Ltd. Methods and systems for using a beam-forming network in conjunction with spatially multiplexed wireless signals
CN104852139A (zh) * 2014-02-14 2015-08-19 波音公司 利用曲折型波导产生双极化信号的天线阵列系统
US20160302082A1 (en) * 2015-04-10 2016-10-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Polarization beamforming communication method and apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109586774A (zh) * 2018-12-28 2019-04-05 安徽中瑞通信科技股份有限公司 一种5g阵列天线的控制系统
CN111614368A (zh) * 2020-03-31 2020-09-01 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 海上多用途通信终端
CN111614368B (zh) * 2020-03-31 2021-08-10 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 海上多用途通信终端
CN111641425A (zh) * 2020-05-18 2020-09-08 南京华成微波技术有限公司 一种低成本多波束射频前端的实现方式
CN111641425B (zh) * 2020-05-18 2022-06-07 南京华成微波技术有限公司 一种低成本多波束射频前端的实现方式
CN111952726A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 南京汇君半导体科技有限公司 多波束相控阵芯片、接收机模块以及发射机模块
CN111952726B (zh) * 2020-08-25 2021-02-12 南京汇君半导体科技有限公司 多波束相控阵芯片、接收机模块以及发射机模块
CN112383346A (zh) * 2020-11-17 2021-02-19 北京空灵网科技术有限公司 一种卫星广播信道的实现方法和装置
CN112383346B (zh) * 2020-11-17 2021-07-30 北京空灵网科技术有限公司 一种卫星广播信道的实现方法和装置
CN112531350A (zh) * 2021-02-07 2021-03-19 星展测控科技股份有限公司 相控阵天线、通信装置及动中通设备
CN115632241A (zh) * 2022-10-31 2023-01-20 成都华芯天微科技有限公司 一种低轨卫星通信星载多波束相控阵天线
CN115632241B (zh) * 2022-10-31 2023-05-30 成都华芯天微科技有限公司 一种低轨卫星通信星载多波束相控阵天线

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MX2018006077A (es) 2019-03-14
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