CN109212330A - 确定整体电磁远场方向图的方法和系统 - Google Patents

确定整体电磁远场方向图的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109212330A
CN109212330A CN201810638645.6A CN201810638645A CN109212330A CN 109212330 A CN109212330 A CN 109212330A CN 201810638645 A CN201810638645 A CN 201810638645A CN 109212330 A CN109212330 A CN 109212330A
Authority
CN
China
Prior art keywords
far
antenna element
field
antenna
directional diagram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810638645.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109212330B (zh
Inventor
亨利·振华·张
瑞安·戈恩·弗洛姆
鲁本·奥古斯托·拉玛斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing Co
Original Assignee
Boeing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Boeing Co filed Critical Boeing Co
Publication of CN109212330A publication Critical patent/CN109212330A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109212330B publication Critical patent/CN109212330B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/146—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by comparing linear polarisation components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/30—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G02B5/1871—Transmissive phase gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/32—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by mechanical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及确定整体电磁远场方向图的方法和系统。一种方法，包括：基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图。多个天线元件与相控阵天线相关联。该方法还包括基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图。整体电磁远场方向图可用于确定在感兴趣的位置处从相控阵天线传输的信号的信号强度。方法还包括基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离。该方法进一步包括生成表示隔离的输出。

Description

确定整体电磁远场方向图的方法和系统
技术领域
本公开内容涉及利用任意波束形成和转向特性的相控阵天线的电磁场方向图的合成。
背景技术
安装在飞机、船舶甚至汽车上的通信系统需要电磁兼容性和无干扰操作。另外，在航天工业内，联邦航空管理局(FAA)要求通信系统符合托管系统互操作性的某些规则标准。作为非限制性实例，飞机系统可包括提供空中交通管制(ATC)通信或航行服务的主传输/接收设备以及提供宽带娱乐服务的次级系统。因此，FAA规则在提供ATC通信/航行服务(例如，航行相控阵天线)的主系统/装置与次级通信装置(例如，第二相控阵天线或单天线)之间需要足够的天线到天线隔离(例如，衰减)。
主通信装置(例如，主相控阵天线)与次级通信装置之间的隔离随着主相控阵天线的波束形成和转向特性而变化。隔离评价不仅基于假设主相控阵天线在次级通信装置处直接传输波束的“最坏情况”的方案，而且基于第二通信装置处的每个可能的波束形状和方向。这允许FAA或相控阵天线运营商设置规则，停止机械/软件，或者改变限制主相控阵天线可以发射到的地方以及允许什么类型的波束形状的设计。“远场方向图”是用于天线的波束形状和方向的电磁术语。“整体远场方向图”表示本公开内容中的相控阵天线的波束形状和方向。整体远场方向图是确定主相控阵天线与次级通信装置之间的隔离的一个参数。然而，在隔离计算中，确定整体远场方向图是一个耗时且劳动密集型过程。存在用于相控阵天线的许多可能的波束形状和方向。测量或计算每个可能的整体远场方向图(例如，波束形状和方向)是困难且耗时的。
发明内容
根据本公开内容的一个实现方式，一种方法包括基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图。多个天线元件与相控阵天线相关联。该方法还包括基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图。整体电磁远场方向图可用于确定从相控阵天线传输的信号在感兴趣的位置处的信号强度。该方法还包括基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离。该方法进一步包括生成表示隔离的输出。
根据本公开内容的另一个实现方式，一种系统包括相控阵天线以及耦接至相控阵天线的处理器。相控阵天线包括多个天线元件。该处理器被配置为基于单独的逐个元件确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图。该处理器进一步被配置为基于单独的归一化电磁远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图。整体电磁远场方向图可用于确定从相控阵天线传输的信号在感兴趣的位置处的信号强度。该处理器还被配置为基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离。该处理器进一步被配置为生成表示隔离的输出。
根据本公开内容的另一个实现方式，非易失性计算机可读介质包括这样的指令：当通过处理器执行时使得处理器执行包括基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图的操作。多个天线元件与相控阵天线相关联。所述操作还包括基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图。整体电磁远场方向图可用于确定从相控阵天线传输的信号在感兴趣的位置处的信号强度。该操作还包括基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离。该操作进一步包括生成表示隔离的输出。
上述实现方式的一个优点在于可以逐个确定并求和相控阵天线的各个元件的电磁远场方向图以便能够确定相控阵天线可以生成的不同波束的共同的电磁远场方向图。因此，逐个元件的远场方向图可以用于确定感兴趣的位置处的相控阵天线与次级通信系统之间的隔离。另外，已经描述的特征、功能以及优点可以在各种实现方式中独立地实现或者也可以结合在其他实现方式中，将参考以下说明和附图公开其他实现方式的更多细节。
附图说明
图1是可操作为使用逐个元件的远场方向图模拟估计整体电磁远场方向图的相控阵天线装置的示图；
图2描述了用于单天线元件的远场方向图的非限制性实例；
图3描述了包括图1的相控阵天线以及第二相控阵天线的飞机的非限制性实例；
图4是用于确定相控天线阵之间的天线耦合的过程图；
图5是使用逐个元件的远场方向图模拟确定整体电磁远场方向图的方法；
图6描述了图1的场方向图确定装置的非限制性实例；以及
图7描述了包括可操作为使用逐个元件的远场方向图模拟确定整体电磁远场方向图的电路的飞机的非限制性实例。
具体实施方式
以下参考附图描述本公开内容的具体实施方式。在描述中，贯穿附图，共同特征通过共同的参考标号表示。
附图以及以下描述示出了具体示例性实施方式。应当理解，尽管本文中没有明确描述或示出，但本领域技术人员将能够设计各种布置，实施本文中描述的原理并且包括说明书之后的权利要求的范围内。此外，本文中描述的任何实例旨在帮助理解本公开内容的原理，并且旨在被解释为没有限制。因此，本公开内容不限于以下描述的具体实施方式或实例，而是由权利要求及其等同物来限制。
本文中描述的技术使处理器(例如，模拟器)能够基于用于相控阵天线的每个辐射元件的单独的归一化元件远场方向图生成整体电磁远场方向图(例如，用于相控阵天线的远场方向图)。例如，相控阵天线模拟器通过将归一化功率和归一化相位顺序施加至每个天线元件来单独激活(例如，激励)相控阵天线的每个天线元件。尽管特定的天线元件被激活，但是一个或多个传感器测量或计算与特定的天线元件相关联的远场方向图。在为相控阵天线的每个天线元件测量或计算远场方向图之后，可以通过波束形成和求和天线元件的单独的远场方向图来估计相控阵天线装置的整体电磁远场方向图。例如，整体电磁远场方向图是基于与不同的天线元件相关联的每个远场方向图以及与感兴趣的位置相关联的波束形成参数。波束形成参数包括用于每个天线元件的功率电平和相位以便将相控阵天线指向(beam)感兴趣的位置。以下描述阐明如何确定整体电磁远场方向图的另外的细节。
具有给定的波束形成参数的整体电磁远场方向图可以用于确定(例如，计算)感兴趣的位置处的衰减，可以通过电磁法(诸如，一致性绕射理论(UTD))、相控阵天线装置与另一个天线装置之间的天线耦合等获得等效源电流。例如，天线耦合可以用于确定具有给定的波束形成参数的相控阵天线装置是否与联邦航空管理局(FAA)阐述的标准和规范一致。为了说明，FAA需要在飞机上提供宽带通信服务的通信装置(例如，相控阵天线装置)与飞机上的其他天线之间具有足够的隔离和衰减。
图1是可操作为确定逐个元件的远场方向图的系统100的示图。系统100包括场方向图确定装置102、相控阵天线控制器112、相控阵天线188和感测/计算装置190。根据一个实现方式，相控阵天线控制器112和相控阵天线188可以集成为载体(例如，飞机、船舶或汽车)的第一部件。场方向图确定装置102和感测/计算装置190可以用于在飞机/船舶/汽车集成之前测试相控阵天线控制器112和相控阵天线188。例如，测试之后，相控阵天线188可以集成到(例如，包括在)飞机/船舶/汽车上的通信装置中。如参考图3描述的，相控阵天线188可以用于与集成到飞机/船舶/汽车中的其他天线装置通信。
在图1中，场方向图确定装置102包括元件选择器104、单元件远场方向图确定单元106、存储器108、整体电磁远场方向图确定电路110和处理器111。在其他实例中，整体电磁远场方向图确定电路110和处理器111可以与场方向图确定装置102分离。如下所述，元件选择器104包括被配置为生成元件选择信号140的选择电路120，该元件选择信号启动相控阵天线188的单天线元件的激活。根据一个实现方式，存储器108是非易失性计算机可读介质，该非易失性计算机可读介质包括可执行以使得一个或多个处理元件执行本文中描述的技术的指令(未示出)。例如，指令可执行为使得一个或多个处理元件执行与图4的过程图400、图5的方法500或者这两者相关联的功能。根据一个实例，指令可以通过参考图6描述的处理器执行。场方向图确定装置102通信地耦接至相控阵天线控制器112。相控阵天线控制器112包括波束形成器114和发射器119。波束形成器114包括相位控制器116和功率控制器118。
相控阵天线控制器112耦接至相控阵天线188。相控阵天线188包括多个元件控制器和多个天线元件。例如，相控阵天线188包括元件控制器195、元件控制器196、元件控制器197和元件控制器198。元件控制器195包括耦接至功率放大器(PA)125的移相器(PS)121，元件控制器196包括耦接至功率放大器126的移相器122，元件控制器197包括耦接至功率放大器127的移相器123，并且元件控制器198包括耦接至功率放大器128的移相器124。每个移相器121-124耦接为从相位控制器116接收一个或多个信号(例如，相位输入信号)，并且每个功率放大器125-128耦接为从功率控制器118接收一个或多个信号(例如，功率电平输入信号)。尽管图1中示出了四个元件控制器195-198，但是在其他实现方式中，相控阵天线188中包括其他(或者更少的)元件控制器。作为非限制性实例，成百上千的元件控制器可以包括在相控阵天线188中。相控阵天线188还包括耦接至元件控制器195的天线元件131、耦接至元件控制器196的天线元件132、耦接至元件控制器197的天线元件133、以及耦接至元件控制器198的天线元件134。尽管图1中示出了四个天线元件131-134，但是在其他实现方式中，相控阵天线188中包括其他(或者更少的)天线元件。作为非限制性实例，成百上千的天线元件可以包括在相控阵天线188中。
系统100被配置为逐个元件分别确定每个天线元件131-134的远场方向图151-154。例如，系统100逐个激活(例如，激励)每个天线元件131-134以便分别确定用于每个天线元件131-134的远场方向图151-154。如下所述，在确定每个远场方向图151-154之后，相控阵天线188的整体电磁远场方向图180可以基于远场方向图151-154以及与感兴趣的位置相关联的波束形成参数来确定。
为了说明，在操作期间，元件选择器104启动用于天线元件131的远场方向图151的确定。选择电路120生成指示选择天线元件131用于激活并且选择其他天线元件132-134用于去激活的元件选择信号140。元件选择信号140被提供至相控阵天线控制器112。基于元件选择信号140，相位控制器116生成将(耦接至天线元件131的)移相器121的相位调整为归一化相位的归一化相位输入142。如本文中使用的，“归一化相位”对应于由每个移相器121-124使用以便确定远场方向图151-154的相位。相位控制器116将归一化相位输入142提供至移相器121。另外，一旦接收到元件选择信号140，则功率控制器118生成将功率放大器125的功率电平调整为归一化功率电平的归一化功率电平输入141。如本文中使用的，“归一化功率电平”对应于提供至功率放大器125-128以确定远场方向图151-154的功率电平。
响应于接收归一化相位输入142和归一化功率电平输入141，元件控制器195激励天线元件131生成远场方向图151。远场方向图151表示围绕天线元件131的电磁场在距天线元件131的特定距离处的辐射方向图。
现在参考图1和图2，示出了远场方向图151的非限制性实例(参见图2)。感测/计算装置190检测(例如，感测/计算)远场方向图151并且将远场方向图151的指示提供至单元件远场方向图确定单元106。根据以上描述的实现方式，感测/计算装置190位于距天线元件131特定的距离。如果感测/计算装置190正在计算，则感测/计算装置190可以是暗盒电磁场模拟器或者电磁远场计算器。单元件远场方向图确定单元106基于远场方向图151的指示生成用于天线元件131的远场方向图数据171并且将远场方向图数据171存储在存储器108中。在远场方向图151的确定期间，天线元件132-134不是激活的。
另外，在操作期间，元件选择器104启动用于天线元件132的远场方向图152的确定。选择电路120生成指示选择天线元件132用于激活并且选择其他天线元件131、133、134用于去激活的元件选择信号140。元件选择信号140被提供至相控阵天线控制器112。基于元件选择信号140，相位控制器116生成将(耦接至天线元件132的)移相器122的相位调整为归一化相位的归一化相位输入142。相位控制器116将归一化相位输入142提供至移相器122。另外，一旦接收到元件选择信号140，则功率控制器118生成将功率放大器126的功率电平调整为归一化功率电平的归一化功率电平输入141。
响应于接收归一化相位输入142和归一化功率电平输入141，元件控制器196激励天线元件132生成远场方向图152。参考图2，示出了远场方向图152的非限制性实例。感测/计算装置190检测(例如，感测或计算)远场方向图152并且将远场方向图152的指示提供至单元件远场方向图确定单元106。单元件远场方向图确定单元106基于远场方向图152的指示生成用于天线元件132的远场方向图数据172并且将远场方向图数据172存储在存储器108中。在远场方向图152的确定期间，天线元件131、133、134不是激活的。
元件选择器104还启动用于天线元件133的远场方向图153的确定。选择电路120生成指示选择天线元件133用于激活并且选择其他天线元件131、132、134用于去激活的元件选择信号140。元件选择信号140被提供至相控阵天线控制器112。基于元件选择信号140，相位控制器116生成将(耦接至天线元件133的)移相器123的相位调整为归一化相位的归一化相位输入142。相位控制器116将归一化相位输入142提供至移相器123。另外，一旦接收到元件选择信号140，则功率控制器118生成将功率放大器127的功率电平调整为归一化功率电平的归一化功率电平输入141。
响应于接收归一化相位输入142和归一化功率电平输入141，元件控制器197激励天线元件133生成远场方向图153。参考图2，示出了远场方向图153的非限制性实例。感测/计算装置190检测(例如，感测或计算)远场方向图153并且将远场方向图153的指示提供至单元件远场方向图确定单元106。单元件远场方向图确定单元106基于远场方向图153的指示生成用于天线元件133的远场方向图数据173并且将远场方向图数据173存储在存储器108中。在远场方向图153的确定期间，天线元件131、132、134不是激活的。
元件选择器104还启动用于天线元件134的远场方向图154的确定。选择电路120生成指示选择天线元件134用于激活并且选择其他天线元件131、132、133用于去激活的元件选择信号140。元件选择信号140被提供至相控阵天线控制器112。一旦接收到元件选择信号140，相位控制器116生成将(耦接至天线元件134的)移相器124的相位调整为归一化相位的归一化相位输入142。相位控制器116将归一化相位输入142提供至移相器124。另外，一旦接收到元件选择信号140，则功率控制器118生成将功率放大器128的功率电平调整为归一化功率电平的归一化功率电平输入141。
响应于接收归一化相位输入142和归一化功率电平输入141，元件控制器198激励天线元件134生成远场方向图154。参考图2，示出了远场方向图154的非限制性实例。图2中还描述了远场方向图251、252、253、254、255的其他实例。其他远场方向图251-255表示相控阵天线188中的其他天线元件(未示出)的远场方向图。感测/计算装置190检测(例如，感测或计算)远场方向图154并且将远场方向图154的指示提供至单元件远场方向图确定单元106。单元件远场方向图确定单元106基于远场方向图154的指示生成用于天线元件134的远场方向图数据174并且将远场方向图数据174存储在存储器108中。在远场方向图154的确定期间，天线元件131-133不是激活的。
在分别确定了用于每个天线元件131-134的远场方向图数据171-174之后，整体电磁远场方向图确定电路110可以确定用于相控阵天线188的整体电磁远场方向图180。如图3中所描述的，用于相控阵天线188的整体电磁远场方向图是基于每个远场方向图151-154并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数191、192、193、194来确定。例如，参考图3，示出了飞机300的具体实例。飞机300包括相控阵天线188以及位于感兴趣的位置302处的另一个相控阵天线304。波束形成参数191-194包括将要施加至每个天线元件131-134以将信号传输至感兴趣的位置302的功率电平和相位输入。例如，波束形成参数191-194包括将要施加至元件控制器195-198以便发射器119可以将传输信号143传输至感兴趣的位置302的功率电平和相位输入。
返回参考图1，整体电磁远场方向图确定电路110确定用于天线元件131的一组波束形成参数191、用于天线元件132的一组波束形成参数192、用于天线元件133的一组波束形成参数193以及用于天线元件134的一组波束形成参数194。该组波束形成参数191包括将被施加至功率放大器125以便朝向感兴趣的位置302传输信号的功率电平以及将被施加至移相器121以便朝向感兴趣的位置302传输信号的相位输入。该组波束形成参数192包括将被施加至功率放大器126以便朝向感兴趣的位置302传输信号的功率电平以及将被施加至移相器122以便朝向感兴趣的位置302传输信号的相位输入。该组波束形成参数193包括将被施加至功率放大器127以便朝向感兴趣的位置302传输信号的功率电平以及将被施加至移相器123以便朝向感兴趣的位置302传输信号的相位输入，并且该组波束形成参数194包括将被施加至功率放大器128以便朝向感兴趣的位置302传输信号的功率电平以及将被施加至移相器124以便朝向感兴趣的位置302传输信号的相位输入。
整体电磁远场方向图180表示为：
其中，对应于整体电磁远场方向图180，其中，Ai对应于特定天线元件131-134的功率电平，其中，对应于特定天线元件131-134的远场方向图151-154，其中，βi对应于特定天线元件131-134的相位输入，其中，N是天线元件的数量，其中，f是频率，并且其中，θ和是用于场的方向的球面坐标。根据所描述的实现方式，N等于四。然而，应当理解，N可以是大于1的任何整数值。因此，确定整体电磁远场方向图180包括将第一电磁远场方向图(例如，)、第二电磁远场方向图(例如，)、第三电磁远场方向图(例如，)以及第四电磁远场方向图(例如，)相加。
第一电磁远场方向图基于通过与波束形成参数191相关联的相位输入(exp(-jβ1))指数调整的与波束形成参数191相关联的功率电平(A1)和远场方向图151的乘积。第二电磁远场方向图基于通过与波束形成参数192相关联的相位输入(exp(-jβ2))指数调整的与波束形成参数192相关联的功率电平(A2)和远场方向图152的乘积。第三电磁远场方向图基于通过与波束形成参数193相关联的相位输入(exp(-jβ3))指数调整的与波束形成参数193相关联的功率电平(A3)和远场方向图153的乘积，并且第四电磁远场方向图基于通过与波束形成参数194相关联的相位输入(exp(-jβ4))指数调整的与波束形成参数194相关联的功率电平(A4)和远场方向图154的乘积。
在确定整体电磁远场方向图180之后，处理器111基于整体电磁远场方向图180确定相控阵天线188与感兴趣的位置302处的相控阵天线304之间的隔离(例如，天线隔离182)。例如，处理器111使用电磁法(诸如，一致性绕射理论(UTD))将整体电磁远场方向图转换为等效源电流181。处理器111还基于等效源电流181确定天线隔离182。处理器还生成表示隔离的输出。
关于图1至图3描述的技术使场方向图确定装置102能够逐个分别确定天线元件131-134中的每一个的远场方向图151-154。远场方向图151-154用于确定用于相控阵天线188生成的不同波束的相控阵天线188的整体电磁远场方向图180。因此，逐个元件的场方向图可以用于确定相控阵天线188与感兴趣的任何位置(例如，感兴趣的位置302)之间的隔离。该隔离可以用于验证相控阵天线188符合可适用的标准，诸如，FAA标准。
参考图4，示出了用于确定相控天线阵之间的天线耦合的过程图400。与过程图400相关联的操作通过图1的系统100的一个或多个部件执行。
在402中，利用归一化相位和归一化功率电平激活(例如，激励)相控天线阵中的单天线元件。例如，参考图1，相位控制器116将归一化相位输入142提供至耦接至天线元件131的移相器121，并且功率控制器118将归一化功率电平输入141提供至耦接至天线元件131的功率放大器125。响应于接收归一化相位输入142和归一化功率电平输入141，元件控制器195激励天线元件131生成远场方向图151。
在404中，确定(例如，测量)单天线元件的远场方向图。例如，参考图1，感测/计算装置190检测(例如，感测或计算)远场方向图151并且将远场方向图151的指示提供至单元件远场方向图确定单元106。
在406中，将远场方向图存储在存储器中。例如，参考图1，单元件远场方向图确定单元106基于远场方向图151的指示生成用于天线元件131的远场方向图数据171并且将远场方向图数据171存储在存储器108中。
在408中，确定单天线元件是不是相控天线阵中最后一个天线元件。如果单天线元件不是最后一个天线元件，在402中激活另一个天线元件。例如，归一化相位和归一化功率电平被提供至元件控制器196以激活天线元件132。确定用于天线元件132的远场方向图152并且将其存储在存储器108中等。
如果单天线元件是最后一个天线元件，则在410中，相控天线阵指向(beam)感兴趣的位置以便确定整体电磁远场方向图。例如，参考图1和图3，相控阵天线188可以指向感兴趣的位置302以便确定整体电磁远场方向图180(例如，整体远场方向图)。分配用于仰角和方位角的用户输入以便确定波束形成参数(例如，在等式1中用于每个天线元件的相位和功率)。
在412中，将整体电磁远场方向图通过电磁算法(诸如，一致性绕射理论(UTD))转换为等效源电流。例如，参考图1，处理器111将整体电磁远场方向图180转换为等效源电流181。
在414中，使用但不限于几何绕射理论(GTD)/一致性绕射理论(UTD)技术确定相控天线阵与第二通信装置之间的天线耦合。例如，参考图1和图3，系统100基于等效源电流181确定沿着耦合路径306的天线耦合。天线耦合确定基于与用户特点计算电磁域相关联的分解几何特性。天线耦合被转换为工程单元。
在416中，如果存在其他感兴趣的位置(或者其他通信装置)，则过程图400将相控阵天线188指向感兴趣的其他位置以便确定对应的天线耦合。否则，过程图400结束。
参考图5，示出了使用逐个元件的远场方向图模拟估计整体电磁远场方向图的方法500。方法500通过图1的系统100的一个或多个部件执行。
方法500包括：在502中，基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图。多个天线元件与相控阵天线相关联。例如，参考图1，单元件远场方向图确定单元106逐个元件地分别确定用于每个天线元件131-134的远场方向图151-154。确定用于每个天线元件的远场方向图包括模拟用于每个天线元件的远场方向图或者测量用于每个天线元件的远场方向图。
根据一个实现方式，确定用于每个天线元件的远场方向图包括在第一时间激活多个天线元件中的第一天线元件以确定用于第一天线元件的第一远场方向图。激活第一天线元件以确定第一远场方向图包括将归一化功率电平施加至耦接至第一天线元件的第一功率放大器并且将归一化相位输入施加至耦接至第一天线元件的第一移相器。例如，参考图1，功率控制器118将归一化功率电平输入141施加至耦接至天线元件131的功率放大器125，并且相位控制器116将归一化相位输入142施加至耦接至天线元件131的移相器121。
确定用于每个天线元件的远场方向图还包括在第二时间激活多个天线元件的第二天线元件以确定用于第二天线元件的第二远场方向图。激活第二天线元件以确定第二远场方向图包括将归一化功率电平施加至耦接至第二天线元件的第二功率放大器并且将归一化相位输入施加至耦接至第二天线元件的第二移相器。例如，参考图1，功率控制器118将归一化功率电平输入141施加至耦接至天线元件132的功率放大器126，并且相位控制器116将归一化相位输入142施加至耦接至天线元件132的移相器122。
方法500还包括：在504中，基于单独的归一化远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图。例如，整体电磁远场方向图确定电路110基于远场方向图151-154和波束形成参数191-194确定整体电磁远场方向图180。整体电磁远场方向图180表示为：
其中，对应于整体电磁远场方向图180，其中，Ai对应于特定天线元件131-134的功率电平，其中，对应于特定天线元件131-134的远场方向图151-154，其中，βi对应于特定天线元件131-134的相位输入，其中，N是天线元件的数量，其中，f是频率，并且其中，θ和是用于场的方向的球面坐标。因此，确定整体电磁远场方向图180包括将第一电磁远场方向图(例如，)、第二电磁远场方向图(例如，)、第三电磁远场方向图(例如，)以及第四电磁远场图案方向图(例如，)相加。
第一电磁远场方向图基于通过与波束形成参数191相关联的相位输入(exp(-jβ1))指数调整的与波束形成参数191相关联的功率电平(A1)和远场方向图151的乘积。第二电磁远场方向图基于通过与波束形成参数192相关联的相位输入(exp(-jβ2))指数调整的与波束形成参数192相关联的功率电平(A2)和远场方向图152的乘积。第三电磁远场方向图基于通过与波束形成参数193相关联的相位输入(exp(-jβ3))指数调整的与波束形成参数193相关联的功率电平(A3)和远场方向图153的乘积，并且第四电磁远场方向图通过与波束形成参数194相关联的相位输入(exp(-jβ4))指数调整的基于与波束形成参数194相关联的功率电平(A4)和远场方向图154的乘积。
方法500还包括：在506中，基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离。例如，参考图1，处理器111基于整体电磁远场方向图180确定天线隔离182。方法500还包括：在508中，生成表示隔离的输出。例如，参考图1，处理器111生成表示天线隔离182的输出。
图5的方法500使场方向图确定装置102能够逐个分别确定天线元件131-134的远场方向图151-154。远场方向图151-154用于确定用于相控阵天线188生成的不同波束的相控阵天线188的整体电磁远场方向图180。因此，逐个元件的场方向图可以用于确定相控阵天线188与感兴趣的任何位置(例如，感兴趣的位置302)之间的隔离。该隔离可以用于验证相控阵天线188符合可适用的标准，诸如，FAA标准。
参考图6，示出了场方向图确定装置102的实例。场方向图确定装置102包括耦接至存储器108的处理器602。处理器602包括元件选择器104、单元件远场方向图确定单元106、整体电磁远场方向图确定电路110和处理器111。
存储器108是包括通过处理器602可执行的指令604的非易失性计算机可读介质。例如，存储器108存储通过处理器602可执行的指令604以执行相对于图4的过程图400和图5的方法500描述的操作。
为了说明，指令604可执行为使得处理器602逐个元件确定用于多个天线元件的每个天线元件131-134的远场方向图。指令604还可执行为使得处理器602基于与感兴趣的位置302相关联的波束形成参数191-194确定整体电磁远场方向图180。指令604进一步可执行为使得处理器602基于整体电磁远场方向图180确定相控阵天线188与另一个通信装置之间的天线隔离182。指令604进一步可执行为使得处理器602生成表示天线隔离182的输出。
参考图7，示出了包括场方向图确定装置102的飞机700的示例性实施方式的框图。如图7所示，飞机700可包括机身718、内舱722、一个或多个引擎744、子系统控制器746、存储指令782的非暂时性处理器可读介质781、以及多个系统720。系统720可包括提升和推进系统780、电磁系统726、液压系统728、环境系统730、包括处理器602和存储器108的场方向图确定装置102、通信系统760和燃料系统770。可包括任何数量的其他系统。一个或多个引擎744可以是提升和推进系统780的一部分。
当通过处理器602执行时，指令782可以使得处理器602执行以上描述的任何功能。例如，当通过处理器602执行时，指令782可以使得处理器602逐个元件确定用于多个天线元件的每个天线元件131-134的远场方向图。指令782还可执行为使得处理器602基于与感兴趣的位置(诸如，图3中的感兴趣的位置302)相关联的波束形成参数191-194确定整体电磁远场方向图180。指令782进一步可执行为使得处理器602基于整体电磁远场方向图180确定相控阵天线188与另一个通信装置之间的天线隔离182。指令782进一步可执行为使得处理器602生成表示天线隔离182的输出。
进一步地，本公开内容包括根据下列项的实施方式：
项1.一种方法，包括：
基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图，多个天线元件与相控阵天线相关联；
基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图，整体电磁远场方向图可用于确定在感兴趣的位置处的从相控阵天线传输的信号的信号强度；
基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离；并且
生成表示隔离的输出。
项2.根据项1所述的方法，其中，确定用于每个天线元件的远场方向图包括：
在第一时间激活多个天线元件中的第一天线元件以确定用于第一天线元件的第一远场方向图；并且
在第二时间激活多个天线元件中的第二天线元件以确定用于第二天线元件的第二远场方向图。
项3.根据项2所述的方法，其中，激活第一天线元件以确定第一远场方向图包括：
将归一化功率电平施加至耦接至第一天线元件的第一功率放大器；
将归一化相位输入施加至耦接至第一天线元件的第一移相器；并且
响应于将归一化功率电平施加至第一功率放大器并且将归一化相位输入施加至第一移相器确定第一远场方向图，第一远场方向图表示围绕第一天线元件的第一电磁场在距第一天线元件的特定距离处的第一辐射方向图。
项4.根据项3所述的方法，其中，激活第二天线元件以确定第二远场方向图包括：
将归一化功率电平施加至耦接至第二天线元件的第二功率放大器；
将归一化相位输入施加至耦接至第二天线元件的第二移相器；并且
响应于将归一化功率电平施加至第二功率放大器并且将归一化相位输入施加至第二移相器确定第二远场方向图，第二远场方向图表示围绕第二天线元件的第二电磁场在距第二天线元件的特定距离处的第二辐射方向图。
项5.根据项2-4中任一项所述的方法，其中，波束形成参数至少包括与第一天线元件相关联的第一组波束形成参数以及与第二天线元件相关联的第二组波束形成参数。
项6.根据项5所述的方法，其中，第一组波束形成参数包括在指向感兴趣的位置期间施加至第一天线元件的第一功率电平以及在指向感兴趣的位置期间施加至第一天线元件的第一相位输入，并且其中，第二组波束形成参数包括在指向感兴趣的位置期间施加至第二天线元件的第二功率电平以及在指向感兴趣的位置期间施加至第二天线元件的第二相位输入。
项7.根据项6所述的方法，其中，确定整体电磁远场方向图包括至少将第一电磁远场方向图和第二电磁远场方向图相加，第一电磁远场方向图基于通过第一相位输入指数调整的第一功率电平和第一远场方向图的乘积，并且第二电磁远场方向图基于通过第二相位输入指数调整的第二功率电平和第二远场方向图的乘积。
项8.根据项1-7中任一项所述的方法，其中，确定用于每个天线元件的远场方向图包括测量或计算用于每个天线元件的远场方向图。
项9.根据项1-8中任一项所述的方法，其中，确定隔离包括：
将整体电磁远场方向图转换为等效源电流；并且
基于等效源电流确定隔离。
项10.一种系统，包括：
相控阵天线，包括多个天线元件；以及
处理器，耦接至相控阵天线，处理器被配置为：
基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图；
基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图，整体电磁远场方向图可用于确定在感兴趣的位置处的从相控阵天线传输的信号的信号强度；
基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离；并且
生成表示隔离的输出。
项11.根据项10所述的系统，其中，多个天线元件至少包括第一天线元件和第二天线元件，并且其中，处理器进一步被配置为：
在第一时间激活第一天线元件以确定用于第一天线元件的第一远场方向图；并且
在第二时间激活第二天线元件以确定用于第二天线元件的第二远场方向图。
项12.根据项11所述的系统，其中，处理器进一步被配置为：
将归一化功率电平施加至耦接至第一天线元件的第一功率放大器；
将归一化相位输入施加至耦接至第一天线元件的第一移相器；并且
响应于将归一化功率电平施加至第一功率放大器并且将归一化相位输入施加至第一移相器确定第一远场方向图，第一远场方向图表示围绕第一天线元件的第一电磁场在距第一天线元件的特定距离处的第一辐射方向图。
项13.根据项12所述的系统，其中，处理器进一步被配置为：
将归一化功率电平施加至耦接至第二天线元件的第二功率放大器；
将归一化相位输入施加至耦接至第二天线元件的第二移相器；并且
响应于将归一化功率电平施加至第二功率放大器并且将归一化相位输入施加至第二移相器确定第二远场方向图，第二远场方向图表示围绕第二天线元件的第二电磁场在距第二天线元件的特定距离处的第二辐射方向图。
项14.根据项11-13中任一项所述的系统，其中，波束形成参数至少包括与第一天线元件相关联的第一组波束形成参数以及与第二天线元件相关联的第二组波束形成参数。
项15.根据项14所述的系统，其中，第一组波束形成参数包括在指向感兴趣的位置期间施加至第一天线元件的第一功率电平以及在指向感兴趣的位置期间施加至第一天线元件的第一相位输入，并且其中，第二组波束形成参数包括在指向感兴趣的位置期间施加至第二天线元件的第二功率电平以及在指向感兴趣的位置期间施加至第二天线元件的第二相位输入。
项16.根据项15所述的系统，其中，处理器被配置为将第一电磁远场方向图和第二电磁远场方向图相加以确定整体电磁远场方向图，第一电磁远场方向图基于通过第一相位输入指数调整的第一功率电平和第一远场方向图的乘积，并且第二电磁远场方向图基于通过第二相位输入指数调整的第二功率电平和第二远场方向图的乘积。
项17.一种包括当通过处理器执行时使得处理器执行以下操作的指令的非暂时性计算机可读介质，所述操作包括：
基于单独的逐个元件，确定用于多个天线元件的每个辐射元件的归一化远场方向图，多个天线元件与相控阵天线相关联；
基于单独的归一化元件远场方向图并且基于与感兴趣的位置相关联的波束形成参数确定用于相控阵天线的整体电磁远场方向图，整体电磁远场方向图可用于确定在感兴趣的位置处的从相控阵天线传输的信号的信号强度；
基于整体电磁远场方向图确定相控阵天线与次级通信装置之间的隔离；并且
生成表示隔离的输出。
项18.根据项17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，确定用于每个天线元件的远场方向图包括：
在第一时间激活多个天线元件的第一天线元件以确定用于第一天线元件的第一远场方向图；并且
在第二时间激活多个天线元件的第二天线元件以确定用于第二天线元件的第二远场方向图。
项19.根据项18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，波束形成参数至少包括与第一天线元件相关联的第一组波束形成参数以及与第二天线元件相关联的第二组波束形成参数。
项20.根据项17-19中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中，确定用于每个天线元件的远场方向图包括测量或计算用于每个天线元件的远场方向图。
本文中描述的实例的说明旨在提供对各种实现方式的结构的总体理解。该说明不旨在用作对使用本文中描述的结构或方法的设备和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅读本公开内容之后，许多其他实现方式对于本领域技术人员来说可以是显而易见的。可以利用并且从本公开内容得出其他实现方式，使得可以在不背离本公开内容的范围的情况下进行结构和逻辑的替代和改变。例如，可以以不同于图中所示的顺序执行方法操作或者可以省去一个或多个方法操作。因此，本公开内容和附图被视为说明性的而不是限制性的。
此外，尽管在本文中已经示出和描述了具体实例，但是应当理解，被设计成实现相同或相似结果的任何后续布置可以替代示出的具体实现方式。本公开内容旨在涵盖各种实现方式的任何以及全部的后续改编或变化。在阅读本说明书之后，在本文中未具体描述的上述实现方式的组合以及其他实现方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
应当理解，提交的本公开内容的摘要将不用于解释或者限制权利要求的范围或者含义。此外，在上述具体实施方式中，为了简化本公开内容的目的，各种特征可以被组合到一起描述或者在单个实现方式中进行描述。以上描述的实例是示意性的但并不限制本公开内容。还应当理解的是，根据本公开内容的原理可以进行许多修改和变化。如所附权利要求反映的，所要求保护的主题可针对少于任何所公开实例中的所有特征。因此，本公开内容的范围由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种确定整体电磁远场方向图的方法(500)，包括：
基于单独的逐个元件，确定(502)用于多个天线元件(131、132、133、134)的每个天线元件的归一化的远场方向图(151、152、153、154)，所述多个天线元件(131、132、133、134)与相控阵天线(188)相关联；
基于单独的归一化的远场方向图(151、152、153、154)并且基于与感兴趣的位置(302)相关联的波束形成参数(191、192、193、194)确定(504)所述相控阵天线(188)的整体电磁远场方向图(180)，所述整体电磁远场方向图(180)能够用于确定从所述相控阵天线(188)传输的信号在所述感兴趣的位置(302)处的信号强度；
基于所述整体电磁远场方向图(180)确定(506)所述相控阵天线(188)与次级通信装置(304)之间的隔离(182)；并且
生成(508)表示所述隔离(182)的输出。
2.根据权利要求1所述的方法(500)，其中，确定用于每个天线元件(131、132、133、134)的所述远场方向图(151、152、153、154)包括：
在第一时间激活所述多个天线元件中的第一天线元件(131)以确定所述第一天线元件(131)的第一远场方向图(151)；并且
在第二时间激活所述多个天线元件中的第二天线元件(132)以确定所述第二天线元件(132)的第二远场方向图(152)。
3.根据权利要求2所述的方法(500)，其中，激活所述第一天线元件(131)以确定所述第一远场方向图(151)包括：
将归一化功率电平(141)施加至耦接至所述第一天线元件(131)的第一功率放大器(125)；
将归一化相位输入(142)施加至耦接至所述第一天线元件(131)的第一移相器(121)；并且
响应于将所述归一化功率电平(141)施加至所述第一功率放大器(125)并且将所述归一化相位输入(142)施加至所述第一移相器(121)，确定所述第一远场方向图(151)，所述第一远场方向图(151)表示围绕所述第一天线元件(131)的第一电磁场在距所述第一天线元件(131)的特定距离处的第一辐射方向图。
4.根据权利要求3所述的方法(500)，其中，激活所述第二天线元件(132)以确定所述第二远场方向图(152)包括：
将所述归一化功率电平(141)施加至耦接至所述第二天线元件(132)的第二功率放大器(126)；
将所述归一化相位输入(142)施加至耦接至所述第二天线元件(132)的第二移相器(122)；并且
响应于将所述归一化功率电平(141)施加至所述第二功率放大器(126)并且将所述归一化相位输入(142)施加至所述第二移相器(122)，确定所述第二远场方向图(152)，所述第二远场方向图(152)表示围绕所述第二天线元件(132)的第二电磁场在距所述第二天线元件(132)的特定距离处的第二辐射方向图。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法(500)，其中，所述波束形成参数(191、192、193、194)至少包括与所述第一天线元件(131)相关联的第一组波束形成参数以及与所述第二天线元件(132)相关联的第二组波束形成参数。
6.根据权利要求5所述的方法(500)，其中，所述第一组波束形成参数包括在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第一天线元件(131)的第一功率电平以及在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第一天线元件(131)的第一相位输入，并且其中，所述第二组波束形成参数包括在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第二天线元件(132)的第二功率电平以及在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第二天线元件(132)的第二相位输入。
7.根据权利要求6所述的方法(500)，其中，确定所述整体电磁远场方向图(180)包括至少将第一电磁远场方向图和第二电磁远场方向图相加，所述第一电磁远场方向图基于通过第一相位输入指数调整的所述第一功率电平和所述第一远场方向图的乘积，并且所述第二电磁远场方向图基于通过第二相位输入指数调整的所述第二功率电平和所述第二远场方向图的乘积。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(500)，其中，确定用于每个天线元件(131、132、133、134)的所述远场方向图(151、152、153、154)包括测量或计算用于每个天线元件的所述远场方向图。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(500)，其中，确定所述隔离(182)包括：
将所述整体电磁远场方向图(180)转换为等效源电流(181)；并且
基于所述等效源电流(181)确定所述隔离(182)。
10.一种确定整体电磁远场方向图的系统(100)，包括：
相控阵天线(188)，包括多个天线元件(131-134)；以及
处理器(111)，耦接至所述相控阵天线(188)，所述处理器(111)被配置为：
基于单独的逐个元件，确定用于所述多个天线元件(131、132、133、134)的每个天线元件的归一化的远场方向图(151、152、153、154)；
基于单独的归一化的远场方向图(151、152、153、154)并且基于与感兴趣的位置(302)相关联的波束形成参数(191、192、193、194)确定所述相控阵天线(188)的整体电磁远场方向图(180)，所述整体电磁远场方向图(180)能够用于确定从所述相控阵天线(188)传输的信号在所述感兴趣的位置(302)处的信号强度；
基于所述整体电磁远场方向图(180)确定所述相控阵天线(188)与次级通信装置(304)之间的隔离(182)；并且
生成表示所述隔离(182)的输出。
11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中，所述多个天线元件(131、132、133、134)至少包括第一天线元件(131)和第二天线元件(132)，并且其中，所述处理器(111)进一步被配置为：
在第一时间激活所述第一天线元件(131)以确定所述第一天线元件(131)的第一远场方向图(151)；并且
在第二时间激活所述第二天线元件(132)以确定所述第二天线元件(132)的第二远场方向图(152)。
12.根据权利要求11所述的系统(100)，其中，所述处理器(111)进一步被配置为：
将归一化功率电平(141)施加至耦接至所述第一天线元件(131)的第一功率放大器(125)；
将归一化相位输入(142)施加至耦接至所述第一天线元件(131)的第一移相器(121)；并且
响应于将所述归一化功率电平(141)施加至所述第一功率放大器(125)并且将所述归一化相位输入(142)施加至所述第一移相器(121)，确定所述第一远场方向图(151)，所述第一远场方向图(151)表示围绕所述第一天线元件(131)的第一电磁场在距所述第一天线元件(131)的特定距离处的第一辐射方向图。
13.根据权利要求12所述的系统(100)，其中，所述处理器(111)进一步被配置为：
将所述归一化功率电平(141)施加至耦接至所述第二天线元件(132)的第二功率放大器(126)；
将所述归一化相位输入(142)施加至耦接至所述第二天线元件(132)的第二移相器(122)；并且
响应于将所述归一化功率电平(141)施加至所述第二功率放大器(126)并且将所述归一化相位输入(142)施加至所述第二移相器(122)，确定所述第二远场方向图(152)，所述第二远场方向图(152)表示围绕所述第二天线元件(132)的第二电磁场在距所述第二天线元件(132)的特定距离处的第二辐射方向图。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统(100)，其中，所述波束形成参数(191、192、193、194)至少包括与所述第一天线元件(131)相关联的第一组波束形成参数以及与所述第二天线元件(132)相关联的第二组波束形成参数。
15.根据权利要求14所述的系统(100)，其中，所述第一组波束形成参数包括在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第一天线元件(131)的第一功率电平以及在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第一天线元件(131)的第一相位输入，并且其中，所述第二组波束形成参数包括在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第二天线元件(132)的第二功率电平以及在指向所述感兴趣的位置(302)期间施加至所述第二天线元件(132)的第二相位输入；并且其中，所述处理器(111)被配置为将第一电磁远场方向图和第二电磁远场方向图相加以确定所述整体电磁远场方向图(180)，所述第一电磁远场方向图基于通过第一相位输入指数调整的所述第一功率电平和所述第一远场方向图的乘积，并且所述第二电磁远场方向图基于所述第二相位输入指数调整的所述第二功率电平和所述第二远场方向图的乘积。
CN201810638645.6A 2017-06-29 2018-06-20 确定整体电磁远场方向图的方法和系统 Active CN109212330B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/637,980 US10656234B2 (en) 2017-06-29 2017-06-29 Electromagnetic field pattern for phased array antenna
US15/637,980 2017-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109212330A true CN109212330A (zh) 2019-01-15
CN109212330B CN109212330B (zh) 2023-05-30

Family

ID=62567477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810638645.6A Active CN109212330B (zh) 2017-06-29 2018-06-20 确定整体电磁远场方向图的方法和系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10656234B2 (zh)
EP (1) EP3422476A1 (zh)
JP (1) JP2019012997A (zh)
KR (1) KR102589209B1 (zh)
CN (1) CN109212330B (zh)
TW (1) TWI782022B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110398638A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 成都天锐星通科技有限公司 一种相控阵天线测试方法及相控阵天线测试系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813967B (zh) * 2017-11-21 2022-05-17 深圳市通用测试系统有限公司 一种阵列天线方向图的测量方法、设备、系统
WO2021005454A1 (en) * 2019-07-05 2021-01-14 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) A method of measuring aas emf
US11637368B2 (en) * 2019-07-18 2023-04-25 The Boeing Company Phased array passband calibration
CN112881815A (zh) * 2021-01-22 2021-06-01 北京航空航天大学 一种基于可编程超表面反射阵的场模拟器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4965603A (en) * 1989-08-01 1990-10-23 Rockwell International Corporation Optical beamforming network for controlling an RF phased array
EP1267442A1 (de) * 2001-06-02 2002-12-18 EADS Deutschland Gmbh Verfahren zur Rekonstruktion des Amplituden/Phasendiagramms eines Sende-Empfangs-Moduls einer phasengesteuerten Gruppenantenne
US7026989B1 (en) * 2004-01-23 2006-04-11 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Methods and apparatus for shaping antenna beam patterns of phased array antennas
CN102007645A (zh) * 2008-01-30 2011-04-06 弗兰威尔有限公司 适用于rfid读取器的阵列天线系统和算法
US20130208332A1 (en) * 2011-08-31 2013-08-15 President And Fellows Of Harvard College Amplitude, Phase and Polarization Plate for Photonics
JP2014163716A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Mitsubishi Electric Corp アンテナ測定装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4233607A (en) * 1977-10-28 1980-11-11 Ball Corporation Apparatus and method for improving r.f. isolation between adjacent antennas
US20060097922A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 The Mitre Corporation Method and system for a single-fed patch antenna having improved axial ratio performance
US7298333B2 (en) * 2005-12-08 2007-11-20 Elta Systems Ltd. Patch antenna element and application thereof in a phased array antenna
US8134494B1 (en) * 2008-06-24 2012-03-13 Raytheon Company Simulating the mutual performance of an antenna array coupled to an electrical drive circuit
JP2010187329A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Panasonic Corp 無線送信装置及び無線送信方法
US8570210B1 (en) * 2011-06-21 2013-10-29 Lockheed Martin Corporation Aircraft MIMO radar

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4965603A (en) * 1989-08-01 1990-10-23 Rockwell International Corporation Optical beamforming network for controlling an RF phased array
EP1267442A1 (de) * 2001-06-02 2002-12-18 EADS Deutschland Gmbh Verfahren zur Rekonstruktion des Amplituden/Phasendiagramms eines Sende-Empfangs-Moduls einer phasengesteuerten Gruppenantenne
US7026989B1 (en) * 2004-01-23 2006-04-11 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Methods and apparatus for shaping antenna beam patterns of phased array antennas
CN102007645A (zh) * 2008-01-30 2011-04-06 弗兰威尔有限公司 适用于rfid读取器的阵列天线系统和算法
US20130208332A1 (en) * 2011-08-31 2013-08-15 President And Fellows Of Harvard College Amplitude, Phase and Polarization Plate for Photonics
JP2014163716A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Mitsubishi Electric Corp アンテナ測定装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOHAN MALMSTROM: "Approximate methods to determine the isolation between antennas on vehicles", 《2016IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ANTENNAS AND PROPAGATION (APSURSI)》 *
KIIHNKE LUTZ: "Realisierung and Kalibrierung aktiver Antennensysteme mit digitaler Strahlformung", 《VOM FACHBEREICH ELEKTROTECHNIK AND INFORMATIONSTECHNIK》 *
KUHNKE LUTZ: "Realisierung und Kalibrierung aktiver Antennensysteme mit digitaler Strahlformung", 《HANNOVER》 *
MARC RIITSCHLIN: "Phased antenna array design with CST STUDIO SUITE", 《CST COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY》 *
MARC RIITSCHLIN: "State of the art antenna simulation with CST STUDIO SUITE", 《2015 9TH EUROPEAN CONFERENCE ON ANTENNAS ANDPROPAGATION (EUCAP)》 *
窦晓杰: "相控阵天线远场测试场测量方法" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110398638A (zh) * 2019-07-26 2019-11-01 成都天锐星通科技有限公司 一种相控阵天线测试方法及相控阵天线测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20190004139A1 (en) 2019-01-03
EP3422476A1 (en) 2019-01-02
CN109212330B (zh) 2023-05-30
US10656234B2 (en) 2020-05-19
KR20190002336A (ko) 2019-01-08
TW201906232A (zh) 2019-02-01
KR102589209B1 (ko) 2023-10-12
TWI782022B (zh) 2022-11-01
JP2019012997A (ja) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109212330A (zh) 确定整体电磁远场方向图的方法和系统
CN105445726B (zh) 通过多维聚类反射体的雷达目标检测
AU2011205467B2 (en) Portable radio frequency identification (RFID) reader
CN105487068A (zh) 用于确定对象的位置角的方法和mimo 雷达设备
CN110062892A (zh) 针对汽车扩展雷达系统的到达方向的估计
CN107076832A (zh) 用于解耦地确定对象的俯仰角和方位角的mimo雷达设备和用于运行mimo雷达设备的方法
CN103762412B (zh) 机载下视3d sar稀疏阵列天线布局方法
US20170206287A1 (en) Real-time electromagnetic environmental simulator
JP2020514717A (ja) レーダターゲットエミュレータのための切り替え装置およびそのような切り替え装置を備えるレーダターゲットエミュレータ
WO2011064823A1 (ja) レーダー装置
Mohring et al. Antenna In-Situ Performance Analysis for the Hypersonic Flight Vehicle HEXAFLY: Employing measurement data in a simulation model
CN113646658B (zh) 一种用于计算机实现的模拟雷达原始数据的方法
KR102189867B1 (ko) 위상 배열 안테나 보정 시스템, 장치 및 방법.
US11914070B2 (en) Radar target simulator front end and method for simulating
Torres et al. Enabling wireless avionics intra-communications
US9967006B2 (en) Scalable beam steering controller systems and methods
KR101929174B1 (ko) 시스템 통합 시험 시스템과 연동하는 비행체 시각화 시스템
CN104199038A (zh) 一种用于模拟座舱内的超声波无线位移测量方法及系统
RU2816394C1 (ru) Способ обеспечения инструментального захода на посадку корабельных вертолетов
KR101413010B1 (ko) 무인 수중 운동체 수중 회수 시스템 및 그 회수 방법
US11128368B1 (en) Identifying locations of items in aircraft
US20240094339A1 (en) Method and system for testing a radar sensor for an active environment sensing system
EP3767747B1 (en) Phased array passband calibration
Deschênes et al. Near-field coupling method for a complex navy ship environment
WO2018180461A1 (ja) 測位システム、測位装置およびコンピュータプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant