FR3144713A1 - Method for calibrating an AESA type phased transmission array antenna and associated calibration system - Google Patents
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Abstract
Procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA et système de calibration associé La présente invention concerne un procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission, comprenant les étapes suivantes : - sélection (110) d’un élément d’émission à tester ; - introduction (120) d’une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément d’émission à tester ; - émission (130) d’un faisceau de signaux élémentaires ; - réception (140) par une autre antenne d’un signal formé du faisceau émis ; - mesure (150) d’un effet de la modulation particulière introduite sur la puissance du signal reçu ; - transmission (160) à une antenne de réception reliée à l’antenne réseau d’émission à calibrer de l’effet mesuré ; - correction (170) de paramètres de calibration de l’élément d’émission à tester. Figure pour l'abrégé : Figure 5Method for calibrating an AESA type phased transmission array antenna and associated calibration system The present invention relates to a method for calibrating a transmission array antenna, comprising the following steps: - selection (110) of an emission element to be tested; - introduction (120) of a particular modulation in the elementary signal to be transmitted by the transmission element to be tested; - emission (130) of a beam of elementary signals; - reception (140) by another antenna of a signal formed from the transmitted beam; - measurement (150) of an effect of the particular modulation introduced on the power of the received signal; - transmission (160) to a reception antenna connected to the transmission network antenna to be calibrated of the measured effect; - correction (170) of calibration parameters of the emission element to be tested. Figure for abstract: Figure 5
Description
Procédé de calibration d’une antenne réseauMethod for calibrating an array antenna d’émissionresignation à commande de phase de type AESAAESA type phase controlled etAnd système de calibration associéassociated calibration system
La présente invention concerne un procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA.The present invention relates to a method for calibrating an AESA type phased-controlled transmitting array antenna.
La présente invention concerne également un système de calibration associé à un tel procédé.The present invention also relates to a calibration system associated with such a method.
En particulier, le domaine technique de l’invention concerne les antennes réseau à commande de phase (ou « phased array antenna » en anglais) et notamment les antennes réseau de type AESA (de l’anglais « Active Electronically Scanned Array »).In particular, the technical field of the invention concerns phased array antennas (or “phased array antenna” in English) and in particular AESA type array antennas (from the English “Active Electronically Scanned Array”).
De manière connue en soi, le pointage bidimensionnel selon une direction par une telle antenne est obtenu par applications de poids de phase (et/ou de retard) et d’amplitude appropriés aux éléments rayonnants.In a manner known per se, the two-dimensional pointing in a direction by such an antenna is obtained by applications of phase (and/or delay) and amplitude weights appropriate to the radiating elements.
Ces amplitudes et phases peuvent être générées par commandes numériques sur des composants analogiques, appelés également composants ABF (de l’anglais « Analog Beam Forming »).These amplitudes and phases can be generated by digital controls on analog components, also called ABF components (from the English “Analog Beam Forming”).
Ces composants peuvent comprendre différents amplificateurs à gain commandable, déphaseurs programmables, lignes à retards programmables, etc.These components can include different amplifiers with controllable gain, programmable phase shifters, programmable delay lines, etc.
Le type d’antenne précité est utilisable dans la radiocommunication en général (par exemple de type Satcom GEO, MEO, LEO, bandes X, Ku, Ka, etc.) ainsi que dans les radars.The aforementioned type of antenna can be used in radiocommunication in general (for example of the Satcom GEO, MEO, LEO type, X, Ku, Ka bands, etc.) as well as in radars.
Pour ce type d’antenne, il existe un besoin consistant à garantir les niveaux de lobes secondaires vis-à-vis des normes de radiocommunication.For this type of antenna, there is a need to guarantee the secondary lobe levels with respect to radiocommunication standards.
Pour cela, il est généralement nécessaire d’effectuer un calibrage de différents éléments formant l’antenne suite à des variations intervenues lors de son cycle de vie.For this, it is generally necessary to calibrate the different elements forming the antenna following variations occurring during its life cycle.
Ces variations peuvent intervenir dans les différents composants de l’antenne et peuvent être causées par de multiples raisons.These variations can occur in the different components of the antenna and can be caused by multiple reasons.
Parmi ces raisons, on peut citer notamment les conditions externes (température, humidité, etc.), l’alimentation, les vibrations, le vieillissement de matériaux, etc.Among these reasons, we can cite in particular external conditions (temperature, humidity, etc.), power supply, vibrations, aging of materials, etc.
L’état de la technique propose déjà quelques méthodes de calibration de ce type d’antenne.The state of the art already offers some methods for calibrating this type of antenna.
Ainsi, une de ces méthodes consiste à effectuer une calibration purement en usine en espérant que cette calibration pourra durer toute la durée de vie de l’antenne.So, one of these methods consists of carrying out a purely factory calibration in the hope that this calibration can last the entire life of the antenna.
Une autre méthode de calibration consiste à déterminer des périodes de maintenance lors desquelles l’antenne n’est pas opérationnelle.Another calibration method consists of determining maintenance periods during which the antenna is not operational.
On conçoit alors que les méthodes de l’état de la technique ne sont pas satisfaisantes et ne permettent notamment pas d’effectuer une calibration régulière de l’antenne réseau sans interrompre son fonctionnement.We can then see that the methods of the state of the art are not satisfactory and in particular do not allow regular calibration of the network antenna without interrupting its operation.
Un des objectifs de la présente invention est de proposer une calibration régulière d’une antenne réseau de type AESA tout au long de son cycle de vie et cela sans interruption de son fonctionnement nominal.One of the objectives of the present invention is to provide regular calibration of an AESA type array antenna throughout its life cycle without interruption of its nominal operation.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA, l’antenne réseau d’émission comprenant :To this end, the invention relates to a method for calibrating an AESA type phased transmission array antenna, the transmission array antenna comprising:
- une pluralité d’éléments d’émission ;- a plurality of emission elements;
- un module analogique de formation de faisceaux apte à former pour chaque élément d’émission un signal élémentaire à émettre à partir d’un signal radiofréquence ;- an analog beam forming module capable of forming for each transmission element an elementary signal to be transmitted from a radio frequency signal;
- un modem apte à générer le signal radiofréquence.- a modem capable of generating the radio frequency signal.
Le procédé comprend les étapes suivantes :The process includes the following steps:
- sélection d’un élément d’émission à tester ;- selection of an emission element to test;
- introduction d’une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément d’émission à tester ;- introduction of a particular modulation in the elementary signal to be transmitted by the transmission element to be tested;
- émission d’un faisceau de signaux élémentaires par l’ensemble des éléments rayonnants ;- emission of a beam of elementary signals by all the radiating elements;
- réception par une autre antenne d’un signal formé du faisceau émis ;- reception by another antenna of a signal formed from the transmitted beam;
- mesure d’un effet de la modulation particulière introduite sur la puissance du signal reçu ;- measurement of an effect of the particular modulation introduced on the power of the signal received;
- transmission à une antenne de réception reliée à l’antenne réseau d’émission à calibrer de l’effet mesuré ;- transmission to a reception antenna connected to the transmission network antenna to be calibrated of the measured effect;
- correction de paramètres de calibration de l’élément d’émission à tester en fonction de l’effet mesuré.- correction of calibration parameters of the emission element to be tested depending on the measured effect.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the process comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
- chaque élément d’émission correspond à un élément rayonnant ou à un motif formé d’une pluralité d’éléments rayonnants ;- each emission element corresponds to a radiating element or to a pattern formed of a plurality of radiating elements;
- les étapes du procédé sont réitérées pour chaque élément d’émission de l’antenne réseau d’émission à calibrer ;- the steps of the process are repeated for each transmitting element of the transmitting network antenna to be calibrated;
- les étapes du procédé sont réitérées lors du fonctionnement de l’antenne réseau d’émission en mode nominal ;- the steps of the process are repeated during operation of the transmitting network antenna in nominal mode;
- l’introduction de la modulation particulière comprend l’introduction dans le signal élémentaire à émettre d’un code en phase et/ou en retard et/ou en amplitude dans chaque intervalle temporel ΔT prédéterminé ;- the introduction of the particular modulation comprises the introduction into the elementary signal to be transmitted of a phase and/or delay and/or amplitude code in each predetermined time interval ΔT;
- l’intervalle temporel ΔT prédéterminé est connu de l’autre antenne ;- the predetermined time interval ΔT is known to the other antenna;
- la mesure de l’effet de la modulation particulière comprend n mesures de puissance du signal reçu, n étant avantageusement supérieur à 1 et choisi en fonction d’un rapport signal à bruit nécessaire pour mesurer la modulation particulière ;- the measurement of the effect of the particular modulation comprises n power measurements of the received signal, n being advantageously greater than 1 and chosen according to a signal-to-noise ratio necessary to measure the particular modulation;
- les paramètres de calibration d’un élément d’émission comprennent des poids de phase et/ou d’amplitude associés à cet élément d’émission ;- the calibration parameters of a transmission element include phase and/or amplitude weights associated with this transmission element;
- l’effet mesuré est transmis avec une date de réception du signal par l’autre antenne.- the measured effect is transmitted with a date of reception of the signal by the other antenna.
La présente invention a également pour objet un système de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA, comprenant :The present invention also relates to a system for calibrating an AESA type phased transmission array antenna, comprising:
- un premier module intégré dans l’antenne réseau d’émission à calibrer et dans l’antenne de réception reliée à l’antenne réseau d’émission ;- a first module integrated in the transmitting network antenna to be calibrated and in the receiving antenna connected to the transmitting network antenna;
- un deuxième module intégré dans une autre antenne apte à communiquer directement ou indirectement avec l’antenne de réception.- a second module integrated into another antenna capable of communicating directly or indirectly with the receiving antenna.
Le premier module et le deuxième module sont configurés pour mettre en œuvre au moins certaines étapes du procédé tel que défini précédemment.The first module and the second module are configured to implement at least certain steps of the method as defined previously.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :These characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings, in which:
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La
Ce système de calibration 10 comprend un premier module 21 intégré dans les antennes 11, 11’ et un deuxième module 22 intégré dans l’autre antenne 12.This calibration system 10 comprises a first module 21 integrated into the antennas 11, 11' and a second module 22 integrated into the other antenna 12.
L’antenne réseau d’émission à calibrer 11 est une antenne réseau à commande de phase de type AESA (de l’anglais « Active Electronically Scanned Array »).The transmitting array antenna to be calibrated 11 is an AESA (Active Electronically Scanned Array) type phased array antenna.
Cette antenne réseau 11 comprend un ensemble d’émission 25 adapté pour émettre des signaux radioélectriques vers une autre antenne.This network antenna 11 comprises a transmission assembly 25 adapted to transmit radio signals to another antenna.
L’ensemble d’émission 25 comprend un module d’émission 31 permettant d’émettre un faisceau de signaux élémentaires, un module de formation de faisceaux 32 permettant de former un faisceau de signaux élémentaires à partir d’un signal radiofréquence, un modem 33 permettant de générer le signal radiofréquence à partir des données utiles et un module de commande 34 permettant de contrôler le fonctionnement des composants de l’ensemble d’émission 25.The transmission assembly 25 comprises a transmission module 31 making it possible to transmit a beam of elementary signals, a beam forming module 32 making it possible to form a beam of elementary signals from a radio frequency signal, a modem 33 making it possible to generate the radio frequency signal from the useful data and a control module 34 making it possible to control the operation of the components of the transmission assembly 25.
Le module de commande 34 est par exemple de type ACU (de l’anglais « Antenna Control Unit ») utilisable pour pointer l’antenne d’émission 11 dans la direction désirée.The control module 34 is for example of the ACU type (from the English “Antenna Control Unit”) usable to point the transmitting antenna 11 in the desired direction.
Ce module 34 est notamment configuré pour contrôler le fonctionnement du module de formation de faisceaux 32 et du module d’émission 31.This module 34 is in particular configured to control the operation of the beam forming module 32 and the emission module 31.
Le module de commande 34 comprend notamment une table de calibration comprenant des paramètres de calibration pour chaque élément d’émission expliqué plus en détail par la suite.The control module 34 notably includes a calibration table comprising calibration parameters for each emission element explained in more detail below.
Ces paramètres de calibration comprennent notamment des poids de phase (et/ou de retard) et d’amplitude devant être appliqués à l’élément d’émission correspondant lors de l’émission d’un signal élémentaire.These calibration parameters include in particular phase (and/or delay) and amplitude weights which must be applied to the corresponding transmission element when transmitting an elementary signal.
Le modem 33 est par exemple connu en soi.The modem 33 is for example known per se.
Il permet notamment de générer un signal radiofréquence à partir de données utiles.In particular, it makes it possible to generate a radio frequency signal from useful data.
Les données utiles sont les données à transmettre par l’antenne d’émission 11 qui sont générées par exemple par une unité de calcul externe.The useful data are the data to be transmitted by the transmitting antenna 11 which are generated for example by an external calculation unit.
La
Dans l’exemple de cette
Les dalles 40-1, …, 40-N présentent des entités physiques différentes agencées par exemple sur un support de l’antenne d’émission 11 de manière séparée l’une de l’autre.The tiles 40-1, ..., 40-N present different physical entities arranged for example on a support of the transmitting antenna 11 separately from one another.
Les dalles 40-1, …, 40-N sont par exemple sensiblement identiques entre elles.The slabs 40-1, ..., 40-N are for example substantially identical to each other.
À titre d’exemple, le nombre N de dalles varie par exemple entre 1 à 10.For example, the number N of tiles varies for example between 1 to 10.
Chaque dalle 40-1, …, 40-N comprend une pluralité de motifs 41-1, …, 41-K disposés sur une surface extérieure de cette dalle.Each tile 40-1, …, 40-N comprises a plurality of patterns 41-1, …, 41-K arranged on an exterior surface of this tile.
Comme cela est visible sur la
Selon d’autres exemples, les éléments rayonnants peuvent être disposés en cercle ou avoir toute autre disposition et les motifs peuvent être adaptés à cette disposition.According to other examples, the radiating elements can be arranged in a circle or have any other arrangement and the patterns can be adapted to this arrangement.
La taille d’un motif peut être choisie pour éviter une calibration intra-motif de type élément rayonnant par élément rayonnant par exemple.The size of a pattern can be chosen to avoid intra-pattern calibration such as radiating element by radiating element for example.
Le nombre K de motifs par dalle varie par exemple de 4 à 16.The number K of patterns per tile varies for example from 4 to 16.
Chaque motif 41-1, …, 41-K présente par exemple un circuit imprimé sur lequel sont disposés une pluralité d’éléments rayonnants.Each pattern 41-1, ..., 41-K presents for example a printed circuit on which a plurality of radiating elements are arranged.
Selon un autre exemple, les éléments rayonnants peuvent être des cornets.According to another example, the radiating elements can be horns.
Les motifs 41-1, …, 41-K sont par exemple sensiblement analogues entre eux.The patterns 41-1, ..., 41-K are for example substantially similar to each other.
Ainsi, par la suite, seul le motif 41-1 sera expliqué plus en détail en référence à la
En référence à cette
Dans l’exemple de cette figure, le nombre L d’éléments rayonnants est égal à 64.In the example of this figure, the number L of radiating elements is equal to 64.
Les éléments rayonnants 42-1, …, 42-M forment une matrice sur le motif 41-1 correspondant.The radiating elements 42-1, ..., 42-M form a matrix on the corresponding pattern 41-1.
Par ailleurs, les éléments rayonnants 42-1, …, 42-M sont regroupés en une pluralité de groupes au sein du même motif 41-1.Furthermore, the radiating elements 42-1, ..., 42-M are grouped into a plurality of groups within the same pattern 41-1.
Dans l’exemple de la
Dans cet exemple, 16 groupes d’éléments rayonnants sont donc formés.In this example, 16 groups of radiating elements are therefore formed.
Chaque groupe d’éléments rayonnants est contrôlé par une même unité de contrôle, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.Each group of radiating elements is controlled by the same control unit, as will be explained in more detail later.
Le module de formation de faisceaux 32 est un module analogique permettant de générer un signal élémentaire à transmettre pour chaque élément rayonnant 42-1, …, 42-M à partir du signal radiofréquence délivré par le modem 33.The beam forming module 32 is an analog module making it possible to generate an elementary signal to be transmitted for each radiating element 42-1, ..., 42-M from the radio frequency signal delivered by the modem 33.
Pour ce faire, le module de formation de faisceaux 32 comprend une unité de conversion 45 par exemple de type BUC (de l’anglais « Block Up Converter ») permettant de convertir la fréquence du signal radiofréquence délivré par le modem 33 en une fréquence à émettre dans une gamme, telle que par exemple la bande « L », « Ku » ou « Ka ».To do this, the beam forming module 32 comprises a conversion unit 45, for example of the BUC (Block Up Converter) type, making it possible to convert the frequency of the radio frequency signal delivered by the modem 33 into a frequency at transmit in a range, such as for example the “L”, “Ku” or “Ka” band.
Le module de formation de faisceaux 32 comprend en outre au moins trois niveaux de séparateurs de signaux permettant de générer un signal élémentaire pour chaque élément rayonnant 42-1, …, 42-M.The beam forming module 32 further comprises at least three levels of signal separators making it possible to generate an elementary signal for each radiating element 42-1, ..., 42-M.
Ces séparateurs présentent des amplificateurs à gain commandable et des déphaseurs (et/ou des retards) programmables permettant de générer un faisceau de signaux élémentaires selon des techniques connues en soi.These separators have amplifiers with controllable gain and programmable phase shifters (and/or delays) making it possible to generate a beam of elementary signals according to techniques known per se.
En particulier, comme cela est visible sur la
Un deuxième niveau de séparateurs comprend N séparateurs 52-1, …, 52-N.A second level of separators comprises N separators 52-1, ..., 52-N.
Chaque séparateur du deuxième niveau 52-1, …, 52-N est associé à l’une des dalles 40-1, …, 40-N et permet de séparer le signal reçu par cette dalle entre les différents motifs 41-1, …, 41-K.Each separator of the second level 52-1, …, 52-N is associated with one of the tiles 40-1, …, 40-N and makes it possible to separate the signal received by this tile between the different patterns 41-1, … , 41-K.
Enfin, un troisième niveau de séparateurs comprend par chaque motif 41-1, …, 41-K dans chaque dalle 40-1, …, 40-N, un séparateur 53 permettant de séparer le signal délivré au motif correspondant entre les différents groupes d’éléments rayonnants formant ce motif.Finally, a third level of separators comprises for each pattern 41-1, ..., 41-K in each tile 40-1, ..., 40-N, a separator 53 making it possible to separate the signal delivered to the corresponding pattern between the different groups of radiating elements forming this pattern.
Un tel séparateur 53 est visible sur la
Le module de formation de faisceaux 32 comprend en outre une unité de contrôle 55 associée à chaque groupe d’éléments rayonnants et permettant de générer un signal élémentaire pour chaque élément rayonnant de ce groupe à partir du signal délivré par le séparateur 53 correspondant du troisième niveau.The beam forming module 32 further comprises a control unit 55 associated with each group of radiating elements and making it possible to generate an elementary signal for each radiating element of this group from the signal delivered by the corresponding separator 53 of the third level .
Un exemple d’une telle unité de contrôle 55 est représenté sur la
Selon cet exemple, l’unité de contrôle 55 est associée à un groupe d’éléments rayonnants formé de quatre éléments rayonnants 42-1, …, 42-M.According to this example, the control unit 55 is associated with a group of radiating elements formed of four radiating elements 42-1, ..., 42-M.
Ainsi, à partir d’un signal S délivré par le séparateur 53 correspondant, cette unité 55 permet de générer 4 signaux élémentaires pour les éléments rayonnants 42-1, …, 42-M correspondants, selon une logique prédéterminée.Thus, from a signal S delivered by the corresponding separator 53, this unit 55 makes it possible to generate 4 elementary signals for the corresponding radiating elements 42-1, ..., 42-M, according to a predetermined logic.
L’antenne de réception 11’ est par exemple également une antenne réseau.The receiving antenna 11' is for example also an array antenna.
L’antenne de réception 11’ comprend un ensemble de réception 26 adapté pour recevoir des signaux radioélectriques issus d’autres antennes.The receiving antenna 11' comprises a receiving assembly 26 adapted to receive radio signals from other antennas.
L’ensemble de réception 26 est par exemple sensiblement symétrique à l’ensemble d’émission 25.The reception assembly 26 is for example substantially symmetrical to the transmission assembly 25.
En particulier, en référence à la
Ces différents composants sont analogues et symétriques à ceux décrits précédemment en relation avec l’ensemble d’émission 25 et ne seront pas décrits en détail par la suite.These different components are similar and symmetrical to those described previously in relation to the emission assembly 25 and will not be described in detail subsequently.
Selon un autre mode de réalisation, l’ensemble de réception 26 peut être est différent de l’ensemble d’émission 25 et peut présenter une structure simplifiée, par exemple une structure comprenant une antenne radiofréquence conventionnelle de type parabole par exemple.According to another embodiment, the reception assembly 26 may be different from the transmission assembly 25 and may have a simplified structure, for example a structure comprising a conventional radio frequency antenna of the parabola type for example.
L’antenne 12 (désignée également par le terme « autre antenne ») présente toute antenne apte à recevoir et à transmettre des signaux radioélectriques issus de et destinés à l’antenne réseau 11.The antenna 12 (also designated by the term “other antenna”) presents any antenna capable of receiving and transmitting radio signals originating from and intended for the network antenna 11.
Dans l’exemple de la
L’antenne 12 comprend par exemple un module d’émission/réception 72 apte à transmettre/recevoir des signaux radioélectriques et un modem 73 apte à former des signaux radioélectriques à émettre à partir des données utiles et à générer des données utiles à partir des signaux radioélectriques reçus.The antenna 12 comprises for example a transmission/reception module 72 capable of transmitting/receiving radio signals and a modem 73 capable of forming radio signals to be transmitted from useful data and of generating useful data from the signals received.
Dans certains exemples, l’antenne 12 est également une antenne réseau analogue par exemple aux antennes 11, 11’.In certain examples, the antenna 12 is also an array antenna similar, for example, to the antennas 11, 11'.
Comme indiqué précédemment, le premier module 21 du système de calibration 10 est intégré dans les antennes 11, 11’ et le deuxième module 22 est intégré dans l’autre antenne 12.As indicated previously, the first module 21 of the calibration system 10 is integrated into the antennas 11, 11' and the second module 22 is integrated into the other antenna 12.
En particulier, le premier module 21 permet d’introduire une modulation particulière (ou marquant) dans le signal élémentaire émis par chaque élément d’émission, selon une logique prédéterminée.In particular, the first module 21 makes it possible to introduce a particular (or marking) modulation into the elementary signal emitted by each transmission element, according to a predetermined logic.
Dans la suite de la description, par élément d’émission, on entend soit un élément rayonnant 42-1, …, 42-M, soit un motif 41-1, …, 41-K.In the remainder of the description, by emission element, we mean either a radiating element 42-1, ..., 42-M, or a pattern 41-1, ..., 41-K.
Pour ce faire, le premier module 21 comprend une unité de formation dans chaque séparateur de chaque niveau de séparateurs ainsi que dans l’unité de contrôle 55 de chaque groupe d’éléments rayonnants.To do this, the first module 21 includes a training unit in each separator of each level of separators as well as in the control unit 55 of each group of radiating elements.
En particulier, dans l’exemple des figures, une unité de formation 81 est associée au séparateur 51, une unité de formation 82-1, …, 82-N est associée à chaque séparateur 52-1, …, 52-N, une unité de formation 83 est associée à chaque séparateur 53 et une unité de formation 84 est associée à chaque unité de contrôle 55 du groupe d’éléments rayonnants correspondants.In particular, in the example of the figures, a training unit 81 is associated with the separator 51, a training unit 82-1, ..., 82-N is associated with each separator 52-1, ..., 52-N, a training unit 83 is associated with each separator 53 and a training unit 84 is associated with each control unit 55 of the group of corresponding radiating elements.
Chacune de ces unités de formation 81 à 84 est apte à introduire dans le signal élémentaire correspondant une modulation particulière voulue.Each of these training units 81 to 84 is capable of introducing a particular desired modulation into the corresponding elementary signal.
En outre, le premier module 21 comprend une unité de pilotage (non-représentée) apte à contrôler le fonctionnement de l’ensembles des unités de formation 81 à 84.In addition, the first module 21 comprises a control unit (not shown) capable of controlling the operation of all the training units 81 to 84.
Cette unité de pilotage est intégrée par exemple dans le module de contrôle 34 de l’ensemble d’émission 25.This control unit is integrated for example in the control module 34 of the transmission assembly 25.
Le deuxième module 22 comprend une unité de mesure intégrée dans le module d’émission/réception 72 de l’autre antenne 12 et une unité de transmission intégrée dans le modem 73 de l’autre antenne 12.The second module 22 comprises a measurement unit integrated into the transmission/reception module 72 of the other antenna 12 and a transmission unit integrated into the modem 73 of the other antenna 12.
L’unité de mesure est apte à démoduler l’effet d’une modulation particulière introduite dans un des signaux élémentaires composant le signal issu de l’antenne réseau d’émission.The measurement unit is capable of demodulating the effect of a particular modulation introduced into one of the elementary signals composing the signal coming from the transmitting network antenna.
L’unité de transmission est apte à transmettre l’effet mesuré à l’antenne de réception 11’.The transmission unit is capable of transmitting the measured effect to the reception antenna 11'.
Le premier module 21 et le deuxième module 22 du système de calibration 10 sont aptes à mettre en œuvre au moins certaines étapes du procédé de calibration de l’antenne réseau d’émission 11.The first module 21 and the second module 22 of the calibration system 10 are capable of implementing at least certain steps of the calibration process of the transmitting network antenna 11.
Ce procédé sera désormais décrit en détail en référence à la
Ce procédé a pour but de calibrer les éléments d’émission lors du fonctionnement en mode nominal de l’antenne réseau d’émission 11.The purpose of this process is to calibrate the transmitting elements during operation in nominal mode of the transmitting network antenna 11.
Autrement dit, les étapes décrites ci-dessous sont mises en œuvre pendant la transmission des données utiles par l’antenne d’émission 11 sans dégradation significative de la qualité de son service.In other words, the steps described below are implemented during the transmission of useful data by the transmitting antenna 11 without significant degradation of the quality of its service.
Lors d’une étape initiale 110, le premier module 21 du système 10 sélectionne un élément d’émission à tester.During an initial step 110, the first module 21 of the system 10 selects a transmission element to test.
Comme indiqué précédemment, un tel élément à tester correspond soit à un élément rayonnant 42-1, …, 42-M, soit à un motif 41-1, …, 41-K.As indicated previously, such an element to be tested corresponds either to a radiating element 42-1, ..., 42-M, or to a pattern 41-1, ..., 41-K.
La sélection peut se faire par exemple selon une règle prédéterminée.The selection can be done for example according to a predetermined rule.
Cette règle peut par exemple comprendre la sélection d’un élément d’émission selon un ordre défini par sa position sur la dalle et/ou le motif correspondant(e).This rule can for example include the selection of an emission element according to an order defined by its position on the tile and/or the corresponding pattern.
Lors d’une étape suivante 120, le premier module 22 introduit une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément d’émission à tester, à travers les unités de formation expliquées précédemment.During a following step 120, the first module 22 introduces a particular modulation into the elementary signal to be transmitted by the transmission element to be tested, through the training units explained previously.
Cela se fait alors en place ou en supplément du signal élémentaire nominal à émettre par cet élément d’émission.This is then done in place of or in addition to the nominal elementary signal to be transmitted by this transmitting element.
Cette modulation particulière comprend par exemple l’introduction dans le signal élémentaire à émettre, d’une phase (et/ou retard) et amplitude supplémentaires, dans chaque intervalle temporel ΔT prédéterminé.This particular modulation comprises for example the introduction into the elementary signal to be transmitted, of an additional phase (and/or delay) and amplitude, in each predetermined time interval ΔT.
Lorsque l’élément d’émission correspond à un motif, une telle modulation particulière est introduite dans les signaux élémentaires de tous les éléments rayonnants formant un tel motif.When the transmitting element corresponds to a pattern, such a particular modulation is introduced into the elementary signals of all the radiating elements forming such a pattern.
Lorsque l’élément d’émission correspond à un élément rayonnant, une telle modulation particulière est introduite dans le signal élémentaire de cet élément rayonnant.When the transmitting element corresponds to a radiating element, such a particular modulation is introduced into the elementary signal of this radiating element.
En particulier, une modulation particulière peut présenter un code d’amplitude-phase, ou amplitude/retard ou combiné amplitude-phase-retard qui est superposé au signal élémentaire devant normalement être émis par l’élément d’émission correspondant selon le mode de fonctionnement nominal de l’antenne réseau d’émission 11.In particular, a particular modulation may present an amplitude-phase code, or amplitude/delay or combined amplitude-phase-delay which is superimposed on the elementary signal which should normally be emitted by the corresponding transmitting element depending on the operating mode. nominal of the transmitting network antenna 11.
Le rythme du code (fréquence de changement) est choisi par exemple double du rythme palier ou du rythme trame du modem 34 de l’antenne réseau d’émission 11 et est synchrone du modem 73 de l’autre antenne 12.The rhythm of the code (change frequency) is chosen for example double the level rhythm or the frame rhythm of the modem 34 of the transmitting network antenna 11 and is synchronous with the modem 73 of the other antenna 12.
À titre d’exemple, la modulation particulière introduite dans le signal élémentaire à ce stade peut comprendre une alternance en phase, par exemple de -45°/+45°.For example, the particular modulation introduced into the elementary signal at this stage may include a phase alternation, for example of -45°/+45°.
Lors de l’étape suivante 130, l’antenne réseau d’émission 11 émet un faisceau de signaux élémentaires (c’est-à-dire signaux élémentaires nominaux sauf un qui est modifié) par l’ensemble des éléments rayonnants 42-1, …, 42-M.During the next step 130, the transmitting network antenna 11 emits a beam of elementary signals (that is to say nominal elementary signals except one which is modified) by all of the radiating elements 42-1, …, 42-M.
En particulier, lors de cette émission, seul un signal élémentaire se trouve modifié et les autres signaux élémentaires sont émis selon le mode de fonctionnement nominal de l’antenne réseau d’émission 11.In particular, during this transmission, only one elementary signal is modified and the other elementary signals are transmitted according to the nominal operating mode of the transmitting network antenna 11.
Lors de l’étape suivante 140, l’autre antenne 12 reçoit un signal formé du faisceau émis par l’antenne réseau d’émission 11.During the next step 140, the other antenna 12 receives a signal formed from the beam emitted by the transmitting network antenna 11.
Lors de l’étape suivante 150, le deuxième module 22 du système de calibration 10 effectue n mesures de puissance du signal reçu et mesure un effet de la modulation particulière sur cette signal.During the next step 150, the second module 22 of the calibration system 10 performs n power measurements of the received signal and measures an effect of the particular modulation on this signal.
Le nombre n de mesures est avantageusement supérieur à 1 et inférieur par exemple à 1000.The number n of measurements is advantageously greater than 1 and less, for example, than 1000.
De manière générale, le nombre n de mesures est adapté au rapport signal à bruit nécessaire pour mesurer correctement la modulation particulière.Generally speaking, the number n of measurements is adapted to the signal-to-noise ratio necessary to correctly measure the particular modulation.
Le nombre n dépend également de la nature de l’élément d’émission (élément rayonnant ou motif).The number n also depends on the nature of the emitting element (radiating element or pattern).
Cela peut se faire en analysant les n puissances successives reçues dans le temps, tous les ΔT, en les normalisant en puissance tous les 2ΔT, afin d’être indépendant des variations de propagation et de fréquences émises, par exemple.This can be done by analyzing the n successive powers received over time, all ΔT, by normalizing them in power every 2ΔT, in order to be independent of variations in propagation and frequencies emitted, for example.
Dans l’exemple précédent avec une alternance en amplitude, deux niveaux de puissance P1 et P2 aux instants successifs peuvent alors être mesurées.In the previous example with an alternation in amplitude, two power levels P1 and P2 at successive times can then be measured.
Par exemple, soit α l’erreur de phase en radian à corriger liée à l’élément d’émission sous test, supposée petite.For example, let α be the phase error in radians to be corrected linked to the emission element under test, assumed to be small.
Dans ce cas, les puissances P1 et P2 peuvent s’écrire comme suit :In this case, the powers P1 and P2 can be written as follows:
P1= Preçue@t=t0+ nΔT= [a*b +1*cos(45°+ α)]2 ~ (a*b +0,7)2 + 2*0,7*180/pi αP1= P received @t=t0+ nΔT= [a*b +1*cos(45°+ α)]2 ~ (a*b +0.7)2 + 2*0.7*180/pi α
P2= Preçue@t=t0+ (n+1)ΔT = [a*b +1*cos(45°- α)]2 ~ (a*b +0,7)2 – 2*0,7sin(α) où a*b est le nombre total de motifs (a motifs sur une ligne et b motifs sur une colonne) ou le nombre total d’éléments rayonnants moins l’élément rayonnant sélectionné.P2= P received @t=t0+ (n+1)ΔT = [a*b +1*cos(45°- α)]2 ~ (a*b +0.7)2 – 2*0.7sin(α ) where a*b is the total number of patterns (a patterns in a row and b patterns in a column) or the total number of radiators minus the selected radiator.
L’erreur α, par rapport à +45/-45˚, est caractérisée par le rapport de puissance 1- (P1/P2).The error α, relative to +45/-45˚, is characterized by the power ratio 1- (P1/P2).
Lors de l’étape suivante 160, le deuxième module 22 du système de calibration 10 transmet l’effet mesuré à l’antenne de réception 11’.During the next step 160, the second module 22 of the calibration system 10 transmits the measured effect to the reception antenna 11'.
Cet effet est daté par exemple de la date de réception du signal correspondant.This effect is dated for example from the date of reception of the corresponding signal.
Cet effet est transmis sous la forme de données utiles en utilisant la liaison radiofréquence entre les deux antennes 11’, 12 de manière conventionnelle.This effect is transmitted in the form of useful data using the radio frequency link between the two antennas 11', 12 in a conventional manner.
Lors de l’étape suivante 170, le premier module 21 du système de calibration 10 analyse l’effet mesuré reçu, détermine l’élément d’émission correspondant à cet effet en utilisant la date de celui-ci et corrige les paramètres de calibration de cet élément d’émission.During the next step 170, the first module 21 of the calibration system 10 analyzes the measured effect received, determines the emission element corresponding to this effect using the date thereof and corrects the calibration parameters of this emission element.
En particulier, ces paramètres sont par exemple corrigés de sorte à minimiser l’effet mesuré.In particular, these parameters are, for example, corrected so as to minimize the measured effect.
Puis, les étapes 110 à 170 sont réitérées en relation avec un autre élément d’émission.Then, steps 110 to 170 are repeated in relation to another emission element.
On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d’avantages.We can then see that the present invention presents a certain number of advantages.
En particulier, l’invention permet de calibrer une antenne réseau d’émission tout au long de son cycle de vie sans dégradation du service fourni.In particular, the invention makes it possible to calibrate a transmitting network antenna throughout its life cycle without degradation of the service provided.
En effet, lors de la calibration, l’antenne réseau d’émission fonctionne normalement et la modulation particulière introduite au niveau d’un seul élément d’émission ne dégrade pas la qualité de service fourni par cette antenne.Indeed, during calibration, the transmitting network antenna operates normally and the particular modulation introduced at the level of a single transmitting element does not degrade the quality of service provided by this antenna.
De plus, le procédé selon l’invention peut être appliqué un nombre illimité de fois pour tous les éléments d’émission.In addition, the method according to the invention can be applied an unlimited number of times for all emission elements.
Enfin, chaque modulation particulière introduite peut être contrôlée et variée par exemple pour adapter la calibration à un type particulier de variations qui peuvent survenir tout au long du cycle de vie de l’antenne réseau.Finally, each particular modulation introduced can be controlled and varied for example to adapt the calibration to a particular type of variations which may occur throughout the life cycle of the array antenna.
Claims (10)
- une pluralité d’éléments d’émission ;
- un module analogique de formation de faisceaux (32) apte à former pour chaque élément d’émission un signal élémentaire à émettre à partir d’un signal radiofréquence ;
- un modem (33) apte à générer le signal radiofréquence ;
le procédé comprenant les étapes suivantes :
- sélection (110) d’un élément d’émission à tester ;
- introduction (120) d’une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément d’émission à tester ;
- émission (130) d’un faisceau de signaux élémentaires par l’ensemble des éléments d’émission ;
- réception (140) par une autre antenne (12) d’un signal formé du faisceau émis ;
- mesure (150) d’un effet de la modulation particulière introduite sur la puissance du signal reçu ;
- transmission (160) à une antenne de réception (11’) reliée à l’antenne réseau d’émission (11) à calibrer de l’effet mesuré ;
- correction (170) de paramètres de calibration de l’élément d’émission à tester en fonction de l’effet mesuré.Method for calibrating an AESA type phase-controlled transmission array antenna (11), the transmission array antenna (11) comprising:
- a plurality of transmission elements;
- an analog beamforming module (32) capable of forming for each transmission element an elementary signal to be transmitted from a radio frequency signal;
- a modem (33) capable of generating the radio frequency signal;
the process comprising the following steps:
- selection (110) of a transmission element to test;
- introduction (120) of a particular modulation into the elementary signal to be transmitted by the transmission element to be tested;
- emission (130) of a beam of elementary signals by all the transmission elements;
- reception (140) by another antenna (12) of a signal formed from the transmitted beam;
- measurement (150) of an effect of the particular modulation introduced on the power of the received signal;
- transmission (160) to a reception antenna (11') connected to the transmission network antenna (11) to be calibrated for the measured effect;
- correction (170) of calibration parameters of the emission element to be tested depending on the measured effect.
- un premier module (21) intégré dans l’antenne réseau d’émission (11) à calibrer et dans l’antenne de réception (11’) reliée à l’antenne réseau d’émission (11) ;
- un deuxième module (22) intégré dans une autre antenne (12) apte à communiquer directement ou indirectement avec l’antenne de réception (11’) ;
le premier module (21) et le deuxième module (22) étant configurés pour mettre en œuvre au moins certaines étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.Calibration system (10) of an AESA type phased transmission array antenna (11), comprising:
- a first module (21) integrated in the transmitting network antenna (11) to be calibrated and in the receiving antenna (11') connected to the transmitting network antenna (11);
- a second module (22) integrated into another antenna (12) capable of communicating directly or indirectly with the reception antenna (11');
the first module (21) and the second module (22) being configured to implement at least certain steps of the method according to any one of the preceding claims.
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US20080204320A1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-08-28 | Eric David Leonard | Method and apparatus for optimal combining of noisy measurements |
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-
2023
- 2023-12-28 WO PCT/EP2023/087904 patent/WO2024141590A1/en unknown
Patent Citations (3)
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