CN115207625A - 共焦天线系统、其控制方法及存储介质 - Google Patents

共焦天线系统、其控制方法及存储介质 Download PDF

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CN115207625A CN202210361915.XA CN202210361915A CN115207625A CN 115207625 A CN115207625 A CN 115207625A CN 202210361915 A CN202210361915 A CN 202210361915A CN 115207625 A CN115207625 A CN 115207625A
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威廉·约瑟夫·西利
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Abstract

本公开涉及共焦天线系统、其控制方法及存储介质。系统、装置和方法提供了控制共焦天线系统的技术。该技术控制集成相控阵列(IPA)馈送系统向副反射器发射电磁能量，其中副反射器将电磁能量反射到主反射器，并且此外主反射器接收并反射电磁能量以在区域上形成辐射方向图。辐射方向图具有第一尺寸和第一增益。该技术识别辐射方向图将被调整以将第一尺寸调整到第二尺寸并将第一增益调整到第二增益。响应于该识别，该技术沿着第一轴线线性地移动该主反射器，并且电子地转向从该IPA馈送系统朝向该副反射器发射的电磁能量的波束。

Description

共焦天线系统、其控制方法及存储介质
技术领域
示例总体涉及聚焦和散焦基于卫星的共焦天线。更具体地，示例涉及调整天线的视场(FOV)以由此调整卫星的辐射方向图。
背景技术
共焦通信卫星被用于从地面组件接收电磁信号、处理所述信号和/或将所述信号重传到其他地面组件。信号包含范围从语音、视频、数据、图像等的各种类型的信息，用于通过卫星在各种地面组件之间通信。因此卫星可以既接收信息又发送信息。
卫星使用天线来发送和接收信号，并且可以是固定光学系统，一旦激活，该固定光学系统不允许改变组件相对于彼此的位置。天线具有将信号导向至特定位置的能力以及调谐至从特定位置发出的信号的能力。天线可通过将具有给定频率的信号聚焦成辐射方向图来将这些信号发射到特定位置。类似地，天线调谐到相同的辐射方向图以接收具有给定频率的从特定位置发射的信号。天线的增益是天线通过降低到其他区域的功率来增加到给定区域的功率的能力(例如，天线的灵敏度)的度量。增益可以与辐射方向图的尺寸相关，并且与天线可以支持的数据速率相关(例如，增益越高，数据速率越高)。
发明内容
根据本公开的技术，在一个实施例中，一种共焦天线系统，包括：集成相控阵列IPA馈送系统，用以发射电磁能量；副反射器，用于反射所述电磁能量；主反射器，接收并反射所述电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中，所述辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；至少一个处理器；以及至少一个存储器，耦接至所述至少一个处理器，所述至少一个存储器包括一组指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使所述共焦天线系统；识别所述辐射方向图将被调整以将所述第一尺寸调整到第二尺寸并将所述第一增益调整到第二增益；以及响应于所述识别，沿第一轴线线性地移动所述主反射器；并且对从所述IPA馈送系统朝向所述副反射器发射的所述电磁能量的波束电子地转向。
优选地，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：沿着所述第一轴线相对于所述副反射器和所述IPA馈送系统移动所述主反射器。
优选地，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：响应于所述识别，沿着与所述第一轴线垂直的第二轴线旋转所述主反射器。
优选地，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量的发射器相位，以转向所述波束。
优选地，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：响应于所述识别，抑制从所述IPA馈送系统在第一方向发射的所述电磁能量的量；并且增加从所述IPA馈送系统在第二方向发射的所述电磁能量的量。
优选地，所述共焦天线系统是卫星的一部分。
优选地，所述IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈送；并且所述指令在被执行时使所述共焦天线系统调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量，以减少或消除由沿着所述第一轴线线性移动所述主反射器引起的一个或多个像差。
根据本公开的技术，在一个实施例中，一种控制共焦天线系统的方法，所述方法包括：控制集成相控阵列IPA馈送系统以朝向副反射器发射电磁能量，其中所述副反射器将所述电磁能量反射到主反射器，其中所述主反射器接收并反射所述电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中所述辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；并且识别所述辐射方向图将被调整以将所述第一尺寸调整到第二尺寸并将所述第一增益调整到第二增益；并且响应于所述识别，沿第一轴线线性地移动所述主反射器；并且对从所述IPA馈送系统朝向所述副反射器发射的所述电磁能量的波束电子地转向。
优选地，还包括沿着所述第一轴线相对于所述副反射器和所述IPA馈送系统移动所述主反射器。
优选地，还包括响应于所述识别，沿垂直于所述第一轴线的第二轴线旋转所述主反射器。
优选地，还包括调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量的发射器相位以转向所述波束。
优选地，还包括响应于所述识别，抑制从所述IPA馈送系统在第一方向发射的所述电磁能量的量；并且增加从所述IPA馈送系统在第二方向发射的所述电磁能量的量。
优选地，所述共焦天线系统是卫星的一部分。
优选地，所述IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈送；并且所述方法包括调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量，以减少或消除由沿着所述第一轴线线性地移动所述主反射器引起的一个或多个像差。
根据本公开的技术，在一个实施例中，至少一种非暂时性计算机可读存储介质，包括一组指令，所述指令在由与共焦天线系统相关联的计算设备执行时使所述计算设备执行控制共焦天线系统的方法。
附图说明
通过阅读以下说明书和所附权利要求，并且通过参考所附附图，这些示例的各种优点对于本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：
图1是调整辐射方向图的示例的处理；
图2是散焦共焦天线的示例；
图3是调节共焦天线的示例的处理；
图4A是臂(boom)的延伸位置的示例；
图4B是臂的收回位置的示例；
图4C是旋转主反射器的旋转处理的示例；
图4D是旋转的主反射器的示例；
图4E是主反射器的直线和旋转点头运动的示例；
图4F是共焦天线和臂的示例；
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E、图5F和图5G是各种辐射方向图的示例；
图6是移动主反射器的示例的处理；
图7是可移动主反射器的机构的示例；
图8是根据示例的调整共焦天线的方法的示例的流程图；以及
图9是根据示例的卫星控制器的示例的框图。
具体实施方式
现在转向图1，示出了调整卫星104的辐射方向图102的处理100。辐射方向图102对应于卫星104的“FOV”。卫星104可在辐射方向图102内瞄准点波束(例如，增加并且集中功率以增加增益的聚焦波束)，使得点波束仅覆盖辐射方向图102的一部分(增加该部分中的增益)并且能够在辐射方向图102内移动。相反，卫星104可发射宽波束(例如，功率减小的较不聚焦波束)以覆盖整个辐射模式102同时减小增益。因此，辐射方向图102是卫星104的最大覆盖区域。
卫星104包括天线组件，天线组件包括主反射器104a(例如，抛物面反射器、半抛物面反射器或者成形反射器)、副反射器104b、集成相控阵列(IPA)馈送系统104c以及支撑体104d。卫星104进一步包含调节机构104e，调节机构104e可调节主反射器104a相对于副反射器104b和IPA馈送系统104c两者的位置以调节卫星104的光学器件(例如，在地球的区域上放大、从该区域缩小、增加增益、减小增益、改变聚焦区域、调整尺寸、形状和/或位置FOV等)。调节机构104e附接至支撑体104d。
IPA馈送系统104c指向副反射器104b。卫星104可以以发送和接收模式操作。在发送模式中，IPA馈送系统104c用电磁能量照射副反射器104b。电磁能量可以是射频(RF)信号。副反射器104b接着反射此能量以照射主反射器104a。主反射器104a反射和聚焦电磁能量以在地球上产生辐射方向图102。IPA馈送系统104c可位于主反射器104a和副反射器104b的共同焦点处。例如，IPA馈送系统104c可位于由主反射器104a和副反射器104b产生的准直光束中。由此，IPA馈送系统104c可经由副反射器104b拦截从主反射器104a反射的电磁能量(例如，波束)以接收发送。
卫星104包括提供辐射方向图102的放大率的共焦天线。卫星104包括提供辐射方向图102的放大率的共焦天线。在基线配置中，卫星104基于主反射器104a基线焦距来确定主反射器104a光学器件和副反射器104b光学器件之间的关系，其维持共同的主反射器104a和副反射器104b焦点以设定辐射方向图102。例如，在基线配置中，卫星104设定主反射器104a和副反射器104b的焦距之间的比率，同时保持共同的焦点来设定辐射方向图102。一旦主反射器104a从基线配置的基线位置移动，则主反射器104a和副反射器104b的焦点不再共用。实施例可调节主反射器104a的“有效”焦距以在主反射器104a移动时改变放大率，且调节IPA馈送系统104c以补偿像差。
辐射方向图102包括诸如尺寸和增益(例如，最大增益)的属性，该属性可通过改变主反射器104a和副反射器104b之间的距离来调节并调节IPA馈送系统104c的操作参数。例如，在该示例中，增加距离以设置为长度d1以增加放大率。由此，通过增加距离，辐射方向图102的尺寸可相应地减小，但具有增加的增益。增加的增益可以以辐射方向图102的尺寸为成本促进更高保真度的通信。例如，增加的增益可增加到被覆盖区域的吞吐量(例如，增加消息接收和传送的速率)和/或带宽。例如，增加的增益可实现用于交换尺寸减小的辐射方向图102(例如，覆盖区域)的更高吞吐量或数据带宽。相反，随着辐射方向图102的尺寸的增大，距离减小将导致吞吐量和/或数据带宽的减小或者获得覆盖尺寸。
调节至d1的距离可导致辐射方向图102的形状的不期望的像差(例如，可降低波束主瓣和旁瓣完整性)。为了减轻、减少或消除像差，示例包括控制IPA馈送系统104c。其他共焦天线通过设置主反射器和副反射器的焦距之间的比率同时保持共同的焦点，来提供天线辐射方向图的放大率。改变每个反射器的焦点需要修改反射器形状，同时保持共同的焦点需要围绕多个轴重新定位反射器。相反，一些示例通过改变IPA馈送系统104c的性能参数来简化重新调节处理，以减少和/或消除像差并维持波束主瓣和旁瓣完整性。
即，本文中描述的示例允许共焦天线系统提供放大率，其中平移限于单个轴并且不改变主反射器104a的形状。使用补偿由固定焦距、单轴平移和不同焦点引入的非理想性的IPA馈送系统104c(例如，能够进行数字信号处理的电子可重新配置的相控阵列馈送)显著地降低了整个过程的复杂度。由此，IPA馈送系统104c确保在任何主反射器104a位置及放大率下的辐射方向图102的波束主瓣及旁瓣完整性。
例如，IPA馈送系统104c朝向副反射器104b发射电磁能量，其中副反射器104b将电磁能量反射到主反射器104a。IPA馈送系统104c为可电子重新配置的相控阵列馈送，其调节从IPA馈送系统104c发射的电磁能量以减少或消除由移动主反射器104a引起的一个或多个像差。例如，从IPA馈送系统104c发射的电磁能量的方向可以例如通过调节从IPA馈送系统104c发射的电磁能量的发射器相位和/或幅度和相位以电子方式调节，从而转向从IPA馈送系统104c发射的电磁能量的波束。例如，IPA馈送系统104c抑制从IPA馈送系统104c沿第一方向朝向副反射器104b发射的电磁能量的量，并且增加从IPA馈送系统104c沿第二方向朝向副反射器104b发射的电磁能量的量。这样做可调节电磁能量撞击在副反射器104b上的位置。由此，一些示例可包含IPA馈送系统104c将至副反射器104b的电磁能量以电子波束转向以控制波束撞击副反射器104b的位置。
除了转向相位校正之外，IPA馈送系统104c可校正由包括主反射器104a和副反射器104b的反射器系统引起的高阶相位失真。这种相位失真包括球面相位误差、抛物线相位误差以及高达任意多项式的公共相位误差。这些校正可以与使用从IPA馈送系统104c发射的电磁能量的波的叠加的过程对转向的校正相结合。在一些示例中，波的叠加意味着将波束转向于期望方向上所需的阵列的单独发射器的相位可线性添加到校正高阶相位失真所需的阵列的单独发射器的复合激励(例如，幅度和相位)，以获得既转向波束又校正阵列的高阶相位失真的激励。
在该示例中，辐射方向图102为第一尺寸并且具有第一增益。处理100识别将被调节的辐射方向图102以便将第一尺寸调节为第二尺寸并且将第一增益调节为第二增益。例如，卫星104可从地面组件接收将辐射方向图102从第一尺寸和第一增益调节为第二尺寸和第二增益的指令。响应于该识别，处理100调节106辐射方向图102。例如，主反射器104a可通过调节机构104e沿着轴线120线性移动。轴线120可垂直于主反射器104a的反射表面，所述反射表面反射来自副反射器104b的电磁能量。
同时，IPA馈送系统104c以电子方式转向从IPA馈送系统104c朝向副反射器104b发射的电磁能量波束。例如，主反射器104a沿着轴线120相对于副反射器104b和IPA馈送系统104c移动。副反射器104b和IPA馈送系统104c可在卫星104上保持静止。IPA馈送系统104c对于移动主反射器104a所造成的像差可通过波束转向进行调整。这样做可通过将辐射方向图102形成为期望的形状(例如，圆形)同时绕过其他校正措施(诸如旋转主反射器104a)以增强形状来增强辐射方向图102的形状。由此，在不旋转主反射器104a的情况下，在调整IPA馈送系统104c的波束的同时，沿着轴线120线性移动主反射器104a就足以调整辐射方向图102。在一些示例中，调节机构104e还可沿着或围绕垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器104a(如果需要)，但在一些示例中这样做是不必要的。这样的调节可以在先验情况下被预先编程。
在此示例中，在IPA馈送系统104c调节上述电磁能量的发射的同时，距离从长度d1减小到长度d2。这样做增加了辐射方向图102的尺寸(缩小以增加FOV)，如图1的底部所示，并且进一步降低了增益。在一些示例中，副反射器104b也可移动。例如，副反射器104b可相对于主反射器104a和IPA馈送系统104c移动。例如，副反射器104b可在任意方向上移动，且可旋转、沿着轴线线性移动等。
图2示出了散焦的共焦天线200。为了清楚起见，省略了一些元件。图2的示例可以与本文描述的任何示例结合使用，例如处理100(图1)。在该示例中，主反射器202的反射器瞄准线210向上延伸。瞄准线(bore sight)210是最大增益和/或峰值增益的轴。散焦向量208近似垂直于主反射器202的主表面。散焦向量208与反射器瞄准线210分开α°。IPA馈送系统204沿着路径212经由副反射器206向主反射器202发送电磁能量。由此，散焦的共焦天线200反射来自主反射器202的电磁能量以在主体(例如行星地球)上产生辐射方向图。
为了调节辐射方向图，调节主反射器202。移动机构214沿着散焦向量208(例如，第一轴线)线性转换主反射器202。例如，伸缩臂214b可线性地移动主反射器202。在一些示例中，主反射器202仅需要在不旋转主反射器202的情况下线性调节。
旋转“点头”机构216可另外绕延伸到页面中的第二轴线220旋转主反射器202以执行旋转运动。由此，在一些示例中，主反射器202可线性移动和旋转。例如，主反射器202可围绕位于主反射器202右侧的轴线220旋转。主反射器202因此可沿顺时针方向222和逆时针方向224旋转。因此，主反射器202可以相对于副反射器206和IPA馈送系统204旋转。在一些示例中，旋转点头机构216可重新定位以在位置218处设置在主反射器202的中心区域处。在这样的示例中，主反射器202仍将在顺时针方向222和逆时针方向224上旋转。
移动机构214可进一步由于计时而移位校正(线性和旋转)。例如，移动机构214可以包括伸缩臂(例如，线性致动器)214b、用于旋转的下万向节214c和/或用于旋转的上万向节214a。由此，主反射器202可进一步绕上万向节214a和下万向节214c旋转，并且相对于副反射器206和IPA馈送系统204旋转。在一些示例中，下万向节214c提供与旋转点头机构216类似或相同的旋转。在一些示例中，下万向节214c与旋转点头机构216相同。在一些示例中，下万向节214c绕与第二轴线220不同的轴线旋转主反射器202。
图3示出了调整共焦天线的处理300。图3的示例可以与本文描述的任何示例结合使用，诸如处理100(图1)和/或散焦的共焦天线200(图2)。首先，IPA馈送系统304将电磁辐射波束308发射到副反射器310。副反射器310从副反射器310的反射表面(例如，主表面)的第一位置306反射波束308。波束308被反射至主反射器302，主反射器302继而可将波束308反射至目标区域以产生辐射方向图。波束308仅在第一位置306处撞击副反射器310的反射表面的一部分而非整个反射表面。
此后，主反射器302以线性运动移动以调节辐射方向图。IPA馈送系统304可对应地调节波束308的方向，以移动光束308撞击副反射器310的反射表面的位置。例如，波束308现在在副反射器310上的第二位置314而非第一位置306处撞击副反射器310。这样做可以增强和简化操作。例如，IPA馈送系统304可以采用数字信号处理技术来调节波束308的方向，以补偿由线性移动主反射器302引起的像差。一些示例还可以包括IPA馈送系统304控制波束308的强度和/或波束308的尺寸以补偿像差。一些示例也可仅包含主反射器302的线性移动，而不旋转主反射器302以修改辐射方向图。如所指出的，旋转可能是不必要的，因为IPA馈送系统304可以补偿线性移动以产生期望形状的辐射方向图。相反地，一些示例可以包括在没有线性移动主反射器302的情况下旋转主反射器302，以及调节IPA馈送系统304以减少像差。
图4A-图4F的示例可结合本文描述的任何示例使用，诸如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)和/或处理300(图3)。图4A示出了具有主反射器404以及副反射器和IPA馈送系统406的共焦天线的伸缩臂402的延伸位置400。主反射器404附接到延伸的伸缩臂402上并且通过其而移动。伸缩臂402可调节以增加长度和减少长度，以便于主反射器404相对于副反射器和IPA馈送系统406的正确定位。例如，图4B示出了伸缩臂402的收回位置410。伸缩臂402完全缩回以减小主反射器404与副反射器和IPA馈送系统406之间的距离。可以根据需要容易地利用其他线性调节机构。例如，在一些示例中，伸缩臂402可以按照规定长度的方式(例如，按照在有限的一组位置之间的离散方式)调节，或者可以按照连续的方式(例如，按照在最大和最小长度之间的无限的一组位置的连续方式)调节。
图4C示出了主反射器404的旋转处理420。主反射器404围绕伸缩臂402的点422旋转424以调整传输向量426(例如，电磁辐射的主传输向量)。图4D示出主反射器404改变传输向量426的方向的位置最终旋转430。
图4E示出了主反射器的直线和旋转点头运动的示例。示出了小孔径共焦天线440。主反射器448沿着延伸到页面中的轴线围绕旋转点442旋转。伸缩臂450也可沿其轴线延伸以调节主反射器448的位置。主反射器448还可围绕枢轴点444、446旋转。对于大孔径天线，可存在类似的配置。
图4F更详细地示出了共焦天线460。主反射器462附接到伸缩臂464上。伸缩臂包括分段464a-464f，其可单独地延伸和缩回以调节主反射器462的位置。伸缩臂464能够在完全缩回位置或完全延伸位置之间移动。
图5A-图5G的示例可结合本文描述的任何示例使用，诸如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)、处理300(图3)和/或图4A-图4F的示例。图5A-图5G示出了通过本文描述的示例可生成的各种辐射方向图。图5A示出了具有基线性能(例如，没有主反射器移动而不改变放大率的标称位置)的第一情况502。如在本文中使用的，“样本元素方向图”是产生宽波束的IPA相阵列的一个或多个元素的方向图。如在本文中使用的，“扫描波束”是如上所述的聚焦和定向的点光束。各种辐射方向图是说明实施和省略本文所述的IPA控制的区别的示例。图5B、图5D、图5F示出没有校正IPA控制和运动的辐射方向图，而图5C、图5E、图5G示出具有校正IPA控制的辐射方向图。图5A至图5G中的每一个包括样本元素方向图和具有不同特性的两个不同的扫描波束。
图5B示出了仅具有、20度线性移动20”(例如，主反射器沿着20度移动20”)的第二情况504。如本文描述的并且在每个示例中的“度线性移动”可以对应于如图2中限定的α°。即，如果将该示例应用于图2，那么主反射器202将沿着散焦向量208线性移动20”，并且散焦向量208与反射器瞄准线210间隔20度。如图所示，像差在实现扫描光束时发生(例如，az:-5.5，e1:0并且峰值Dir＝36.38dBi)，以使扫描光束不规则地成形并且不呈期望形状(圆形)。IPA馈送系统可以被编程以通过波束转向发射的电磁辐射来补偿这种像差。像差是不期望的，因为像差降低信号质量强度并且导致在正常操作参数之外的分散的覆盖区域。
图5C示出了第三情况506，其中主反射器沿着线性平移移动20”并旋转3.5°(例如，旋转点头)。IPA馈送系统可以如上所述调节像差。在一些示例中，旋转被绕过，并且IPA馈送系统针对像差进行调整。
图5D示出了第四情况508，其中主反射器沿20度移动40”。如图所示，像差在实现扫描光束时发生。IPA馈送系统可以针对如上所述的这种像差通过波束成形进行调整。图5E示出了第五情况510，在第五情况中，主反射器经历线性平移40”和7.5°的旋转点头，并且IPA馈送系统调节像差。
图5F示出了主反射器仅沿着20度经历线性平移60”的第六情况512。如图所示，扫描波束出现像差。图5G示出了第七情况，其中，主反射器沿着20度和12度旋转点头经历线性平移60”，以及为像差调整以减少和/或消除像差的IPA馈送系统。
图6示出了通过具有旋转的平移偏移主反射器602的处理600。处理600可以与本文描述的任何示例结合使用，诸如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)、处理300(图3)、图4A-图4F的示例和/或图5A-图5G的示例。主反射器602移位校正可通过使用若干机构的任意组合来实现。例如，主反射器602沿着轴线604移动，然后通过移位机构608旋转。例如，移位机构608可沿着平行于轴线604的第一轴移动，从而沿着轴线604移动主反射器602。然后移位机构可围绕垂直于第一轴线的第二轴线旋转(例如，从页面向内和向外延伸)以旋转606主反射器602。可以通过主反射器602和/或移位机构实现图5A至图5G的示例。
图7示出了可用于移动主反射器702的各种机构。图7的示例可结合本文描述的任何示例使用，诸如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)、处理300(图3)、图4A-图4F的示例、图5A-图5G的示例和/或处理600(图6)。齿条与齿轮704线性地移动主反射器702。单轴马达706旋转主反射器702。双轴万向节708在处于适当位置处将主反射器702从包装位置展开至展开位置。
图8示出了调节共焦天线的方法800。方法800通常在已经讨论的卫星中实现。方法800可结合本文描述的任何示例使用，诸如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)、处理300(图3)、图4A-图4F的示例、图5A-图5G的示例、处理600(图6)和/或图7的示例。在示例中，方法800在一个或多个模块中被实现为存储在非暂态机器可读存储介质或计算机可读存储介质(诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、固件、闪存等)中、在可配置逻辑中(诸如例如可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD))、在使用诸如例如专用集成电路(ASIC)、互补金属氧化物半导体(CMOS)或晶体管-晶体管逻辑(TTL)技术或其任意组合的电路技术的固定功能逻辑硬件中的一组逻辑指令。
所示出的处理框802控制IPA馈送系统以朝向副反射器发射电磁能量。副反射器将电磁能反射到主反射器。主反射器接收并反射电磁能量以在区域上(例如，在地球上)形成辐射方向图，其中辐射方向图具有第一尺寸和第一增益。所示的处理框804进行要调整辐射方向图的识别。例如，处理框804确定第一尺寸将被调整为第二尺寸，且第一增益将被调整为第二增益。响应于该识别，示出的处理框806沿着第一轴线线性地移动主反射器，并且电子地转向从IPA馈送系统朝向副反射器发射的电磁能量波束。方法800可以包括沿第一轴线相对于副反射器和IPA馈送系统移动主反射器。方法800可包含响应于识别，沿着垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器。共焦天线系统可以是卫星的一部分。
方法800可包括IPA馈电系统是电子可重新配置的相控阵列馈电，以及调整从IPA馈送系统发射的电磁能量，以减少或消除由沿着第一轴线线性移动主反射器引起的一个或多个像差。方法800可包括调节从IPA馈电系统发射的电磁能量的发射器相位和/或幅度和相位以转向波束。方法800可包括响应于该识别，抑制从IPA馈送系统在第一方向上发射的电磁能量的量，并且增加从IPA馈送系统在第二方向上发射的电磁能量的量。
图9示出了能够调节共焦馈送阵列馈送共焦天线系统的卫星控制器900的更详细的示例。卫星控制器900可与本文描述的任何示例结合使用，例如处理100(图1)、散焦的共焦天线200(图2)、处理300(图3)、图4A-图4F的示例、图5A-图5G的示例、处理600(图6)、图7的示例和/或方法800(图8)。
控制器900包括传输接口902和接收接口904，传输接口902用于控制来自IPA馈送系统的信号(例如，数据分组)的传输，接收接口904用于从地面接收信号。控制器900包括IPA馈送系统接口910，以控制从IPA馈送系统发射的电磁能量的方向和强度。机械调节接口906促进对移动主反射器的一个或多个机构的通信和控制。网络控制器908可建立与地面组件的互联网连接以用于通信以传送消息并从地面组件接收消息。在一些示例中，网络控制器908可以使用除了互联网连接之外的其他通信模式(例如，无线电)。
调节控制器914可通过机械调节接口906控制主反射器的位置和旋转以控制辐射方向图的增益和尺寸。命令分析器916可通过接收接口904或网络控制器908从地上组件接收命令。命令分析器可分析命令以确定要执行的适当动作。例如，该命令可指示要调整辐射方向图和/或改变主反射器的位置。作为响应，命令分析器916可将消息适当地路由到调节控制器914以执行命令。
另外，调节控制器914包括处理器914a(例如，嵌入式控制器、中央处理单元/CPU)和存储器914b(例如，非易失性存储器/NVM和/或易失性存储器)，存储器914b包含一组指令，该组指令在由处理器914a执行时实现如本文所述的任何方面。
另外，命令分析器916包括处理器916a(例如，嵌入式控制器、中央处理单元/CPU)和存储器916b(例如，非易失性存储器/NVM和/或易失性存储器)，存储器916b包含一组指令，该组指令在由处理器916a执行时实现如本文所述的任何方面。
因此，本文中描述的技术支持增强的通信方法，并且尤其是卫星的辐射方向图的动态调整。这样做减少了通信中的延迟，允许即时生成新的辐射方向图，并且简化了调整辐射方向图的处理。
可以已经给出了示例尺寸/模型/值/范围，但示例不限于此。随着制造技术(例如，光刻法)随时间成熟，预期可以制造更小尺寸的器件。此外，为了简单说明和讨论，并且为了不使示例的某些方面模糊，在图中可以示出或者不示出到IC芯片和其他部件的众所周知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出布置，以便避免使示例模糊不清，并且还鉴于关于这样的框图布置的实现的细节高度取决于示例将在其内实现的计算系统(即，这样的细节应当很好地在本领域技术人员的认知内)的事实。在阐述具体细节(例如，电路)以便描述示例的情况下，对本领域技术人员应当显而易见的是，可以在没有这些具体细节或具有这些具体细节的变化的情况下实践示例。因此，该描述被认为是说明性的而非限制性的。
术语“耦接”在本文中可用于指在所讨论的组件之间的任何类型的关系(直接或间接)，并且可应用于电连接、机械连接、流体连接、光学连接、电磁连接、机电连接或其他连接。此外，术语“第一”、“第二”等在本文中可仅用于促进讨论，并且不携带特定的时间或时间先后意义，除非另有说明。
如在本申请和权利要求中所使用的，由术语“一个或多个”连接的一系列项可以表示所列出的术语的任何组合。例如，短语“A、B和C中的一个或多个”可以意指A；B；C；A和B；A和C；B和C；或A、B和C。
本节描述了用于控制共焦天线系统的方法和装置的附加方面和特征，该方法和装置被非限制性地呈现为一系列项，为了清楚和效率，其中的一些或全部可被字母数字地指定。这些项中的每一个可以任何合适的方式与一个或多个其他项组合和/或与来自本申请中的其他地方的公开内容组合。以下项中的一些明确引用并且进一步限制其他项，提供但不限于一些合适组合的示例。
1.一种共焦天线系统，包括：集成相控阵列(IPA)馈送系统，用以发射电磁能量；副反射器，用以反射电磁能量；主反射器，用以接收并反射电磁能量，以在区域上形成辐射方向图，其中，辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；至少一个处理器；以及耦合至至少一个处理器的至少一个存储器，至少一个存储器包括指令集，指令集在由至少一个处理器执行时使共焦天线系统：进行辐射方向图将被调整的识别以将第一尺寸调整到第二尺寸和将第一增益调整到第二增益；以及响应于识别，沿着第一轴线线性地移动主反射器，并且将从IPA馈送系统朝向副反射器发射的电磁能量的波束电子地转向。
2.根据项1所述的共焦天线系统，其中，当执行指令时，该指令使得共焦天线系统：沿着第一轴线相对于副反射器和IPA馈电系统移动主反射器。
3.根据项1所述的共焦天线系统，其中，当执行指令时，指令使共焦天线系统：响应于识别，沿着垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器。
4.根据项1所述的共焦天线系统，其中：IPA馈电系统是电子可重新配置的相控阵列馈电；并且当被执行时，指令使共焦天线系统调整从IPA馈送系统发射的电磁能量，以减少或消除由沿着第一轴线线性移动主反射器引起的一个或多个像差。
5.根据项1所述的共焦天线系统，其中，当执行指令时，指令使得共焦天线系统：调节从IPA馈电系统发射的电磁能量的发射器相位以转向波束。
6.根据项1所述的共焦天线系统，其中，当执行指令时，指令使共焦天线系统：响应于识别，抑制从IPA馈送系统在第一方向发射的电磁能量的量，并且增加从IPA馈送系统在第二方向发射的电磁能量的量。
7.根据项1所述的共焦天线系统，其中，共焦天线系统是卫星的一部分。
8.至少一个非暂时性计算机可读存储介质，包括指令集，指令当被与共焦天线系统相关联的计算设备执行时使计算设备：控制集成相控阵列(IPA)馈送系统朝向副反射器发射电磁能量，其中，副反射器将电磁能量反射到主反射器，其中，主反射器接收并反射电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中，辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；识别将被调整的辐射方向图以将第一尺寸调整到第二尺寸并将第一增益调整到第二增益；以及响应于识别，沿着第一轴线线性地移动主反射器，并且将从IPA馈送系统朝向副反射器发射的电磁能量的波束电子地转向。
9.根据项8所述的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，其中指令在被执行时使计算设备：沿着第一轴线相对于副反射器和IPA馈送系统移动主反射器。
10.根据项8所述的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，其中指令在被执行时使计算设备：响应于识别，沿垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器。
11.根据项8所述的至少一种非暂时性计算机可读存储介质，其中：IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈电；并且指令在被执行时使计算装置调整从IPA馈送系统发射的电磁能量，以减少或消除由沿着第一轴线性移动主反射器引起的一个或多个像差。
12.根据项8所述的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，其中，指令在被执行时使计算设备：调节从IPA馈送系统发射的电磁能量的发射器相位以转向波束。
13.根据项8所述的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，其中指令在被执行时使计算设备：响应于识别，抑制从IPA馈送系统在第一方向上发射的电磁能量的量，并且增加从IPA馈送系统在第二方向上发射的电磁能量的量。
14.根据项8所述的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，其中，共焦天线系统是卫星的一部分。
15.一种控制共焦天线系统的方法，方法包括：控制集成相控阵列(IPA)馈送系统以朝向副反射器发射电磁能量，其中，副反射器将电磁能量反射到主反射器，其中，主反射器接收并反射电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中，辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；以及识别将被调整的辐射方向图，以将第一尺寸调整到第二尺寸并将第一增益调整到第二增益；以及响应于识别，沿第一轴线线性地移动主反射器，并且将从IPA馈送系统朝向副反射器发射的电磁能量的波束电子地转向。
16.根据项15所述的方法，进一步包括：沿着第一轴线相对于副反射器和IPA馈送系统移动主反射器。
17.根据项15所述的方法，进一步包括：响应于识别，沿垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器。
18.根据项15所述的方法，其中：IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈电；并且方法包括：调整从IPA馈送系统发射的电磁能量，以减少或消除由沿着第一轴线性移动主反射器引起的一个或多个像差。
19.根据项15所述的方法，进一步包括：调节从IPA馈送系统发射的电磁能量的发射器相位以转向波束。
20.根据项15所述的方法，进一步包括：响应于该识别，抑制从IPA馈送系统在第一方向上发射的电磁能量的量，并且增加从IPA馈送系统在第二方向上发射的电磁能量的量。
21.根据项15所述的方法，其中，共焦天线系统是卫星的一部分。
22.一种共焦天线系统，系统包括：用于控制集成相控阵列(IPA)馈送系统以向副反射器发射电磁能量的装置，其中，副反射器将电磁能量反射到主反射器，其中，主反射器接收并反射电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中，辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；以及用于识别将被调整的辐射方向图以将第一尺寸调整到第二尺寸并将第一增益调整到第二增益的装置；以及响应于识别，用于沿第一轴线线性地移动主反射器的装置，以及用于将从IPA馈送系统朝向副反射器发射的电磁能量的波束电子地转向的装置。
23.根据项22所述的系统，进一步包括：用于沿着第一轴线相对于副反射器和IPA馈送系统移动主反射器的装置。
24.根据项22所述的系统，进一步包括：响应于该识别，用于沿垂直于第一轴线的第二轴线旋转主反射器的装置。
25.根据项22所述的系统，其中：IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈电；并且系统包括用于调节从IPA馈送系统发射的电磁能量以减少或消除由沿着第一轴线性移动主反射器引起的一个或多个像差的装置。
26.根据项22所述的系统，进一步包括：用于调整从IPA馈送系统发射的电磁能量的发射器相位以转向波束的装置。
27.根据项22所述的系统，进一步包括：响应于该识别，用于抑制从IPA馈送系统在第一方向上发射的电磁能量的量的装置，以及用于增加从IPA馈送系统在第二方向上发射的电磁能量的量的装置。
28.根据项22所述的系统，其中，共焦天线系统是卫星的一部分。
本领域技术人员将从前面的描述中理解，可以以各种形式实现示例的宽泛技术。因此，虽然已经结合其特定示例描述了示例，但是示例的真实范围不应当如此受限，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改对于技术人员而言将变得显而易见。

Claims (15)

1.一种共焦天线系统，包括：
集成相控阵列IPA馈送系统，用以发射电磁能量；
副反射器，用于反射所述电磁能量；
主反射器，接收并反射所述电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中，所述辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，耦接至所述至少一个处理器，所述至少一个存储器包括一组指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使所述共焦天线系统；
识别所述辐射方向图将被调整以将所述第一尺寸调整到第二尺寸并将所述第一增益调整到第二增益；以及
响应于所述识别，
沿第一轴线线性地移动所述主反射器；并且
对从所述IPA馈送系统朝向所述副反射器发射的所述电磁能量的波束电子地转向。
2.根据权利要求1所述的共焦天线系统，其中，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：
沿着所述第一轴线相对于所述副反射器和所述IPA馈送系统移动所述主反射器。
3.根据权利要求1所述的共焦天线系统，其中，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：
响应于所述识别，沿着与所述第一轴线垂直的第二轴线旋转所述主反射器。
4.根据权利要求1所述的共焦天线系统，其中，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：
调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量的发射器相位，以转向所述波束。
5.根据权利要求1所述的共焦天线系统，其中，所述指令在被执行时使所述共焦天线系统：
响应于所述识别，
抑制从所述IPA馈送系统在第一方向发射的所述电磁能量的量；并且
增加从所述IPA馈送系统在第二方向发射的所述电磁能量的量。
6.根据权利要求1所述的共焦天线系统，其中，所述共焦天线系统是卫星的一部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的共焦天线系统，其中：
所述IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈送；并且
所述指令在被执行时使所述共焦天线系统调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量，以减少或消除由沿着所述第一轴线线性移动所述主反射器引起的一个或多个像差。
8.一种控制共焦天线系统的方法，所述方法包括：
控制集成相控阵列IPA馈送系统以朝向副反射器发射电磁能量，其中所述副反射器将所述电磁能量反射到主反射器，其中所述主反射器接收并反射所述电磁能量以在区域上形成辐射方向图，其中所述辐射方向图具有第一尺寸和第一增益；并且
识别所述辐射方向图将被调整以将所述第一尺寸调整到第二尺寸并将所述第一增益调整到第二增益；并且
响应于所述识别，
沿第一轴线线性地移动所述主反射器；并且
对从所述IPA馈送系统朝向所述副反射器发射的所述电磁能量的波束电子地转向。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
沿着所述第一轴线相对于所述副反射器和所述IPA馈送系统移动所述主反射器。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
响应于所述识别，沿垂直于所述第一轴线的第二轴线旋转所述主反射器。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量的发射器相位以转向所述波束。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：
响应于所述识别，
抑制从所述IPA馈送系统在第一方向发射的所述电磁能量的量；并且
增加从所述IPA馈送系统在第二方向发射的所述电磁能量的量。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述共焦天线系统是卫星的一部分。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其中：
所述IPA馈送系统是电子可重新配置的相控阵列馈送；并且
所述方法包括调节从所述IPA馈送系统发射的所述电磁能量，以减少或消除由沿着所述第一轴线线性地移动所述主反射器引起的一个或多个像差。
15.至少一种非暂时性计算机可读存储介质，包括一组指令，所述指令在由与共焦天线系统相关联的计算设备执行时使所述计算设备执行根据权利要求8至14中任一项所述的方法。
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