EP0805514B1

Self-phase up of array antennas with non-uniform element mutual coupling and arbitrary lattice orientation

Abstract

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EP0805514B1, drawing sheet 1
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Expired 30 April 2017, 9.4 years ago.

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7 claims: 7 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method for achieving phase-up of the radiative elements (1, 3, 5,.../2, 4, 6,...; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,...; 1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) of an array antenna, wherein the elements (1, 3, 5,.../2, 4, 6,...; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,...; 1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) are arranged in a plurality of spaced, interleaved lattices (1-3-5-.../2-4-6-...; 1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...; 1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...), characterized by the steps of:(i) transmitting a measurement signal (T) from a single element (1;1;1) of a first interleaved latice (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...) at a time, receiving (R) the transmitted measurement signal (T) at one or more adjacent elements (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) of a second interleaved lattice (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) and computing phase and gain differences between elements (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) of the second interleaved lattice (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) as a result of transmission from the single element (1;1;1) of the first lattice (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...);ii) repeating step i) to sequentially transmit measurement signals (T) from other elements (3, 5...;2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,...;2, 3, 4...) of the first lattice (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...) and receiving (R) the transmitted signals (T) at elements (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) of the second lattice (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...), computing resulting phase and gain differences, and using the computed phase and gain differences from steps i) and ii) to compute a first set of correction coefficients (Δ) that when applied to corresponding elements (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) of the second lattice (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) permit these elements (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D ) to exhibit the same phase and gain response and thereby provide a phased-up second lattice (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...);iii) for each of the remaining lattices (a-b-c-d-..., aa-bb-cc-dd-...) of elements, repeating steps i) and ii) to provide a plurality of interleaved, phased-up lattices (1-3-5-.../2-4-6-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...);iv) determining a set of ratios (z) of element mutual coupling coefficients (s1/s2, s4/s3) for said array;andv) using the set of ratios (z) to determine necessary adjustments to elements comprising said array to bring the plurality of interleaved lattices (1-3-5-.../2-4-6-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) into phase, wherein face-up of said array is achieved by transmitting signals through only one element at any given time. Procédé pour réaliser la mise en phase des éléments rayonnants (1, 3, 5, /2, 4, 6,... ;1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) d'une antenne en réseau, dans lequel les éléments (1, 3, 5,... /2, 4, 6,... ;1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) en une pluralité de treillis imbriqués, espacés (1-3-5-.../2-4-6-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...), caractérisé par les étapes dans lesquelles : (i) on émet à un instant un signal de mesure (T) à partir d'un élément unique (1 ;1 ;1) d'un premier treillis imbriqué (1-3-5-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-... ;1-2-3-4-...), on reçoit (R) le signal de mesure émis (T) à un ou plusieurs éléments adjacents (2,4,6,... ;A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;A, B, C, D,...) d'un second treillis imbriqué (2-4-6-... ;A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;A-B-C-D-...) et on calcule des différences de phase et de gain entre des éléments (2, 4, 6,... ;A, B, C, D, E, F, G, H, I,... A, B, C, D,...) du deuxième treillis imbriqué (2-4-6-... ;A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;A-B-C-D-...) en tant que résultat de l'émission à partir de l'élément unique (1 ;1 ;1) du premier treillis (1-3-5-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-... ;1-2-3-4-...) ;(ii) on répète l'étape i) pour émettre séquentiellement des signaux de mesure (T) à partir d'autres éléments (3, 5... ;2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,... ;2, 3, 4...) du premier treillis (1-3-5-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-... ;1-2-3-4-...) et on reçoit (R) les signaux émis (T) à des éléments (2, 4, 6,... ;A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;A, B, C, D,...) du deuxième treillis (2-4-6-... ;A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;A-B-C-D-...), on calcule les différences résultantes de phase et de gain et on utilise les différences calculées de phase et de gain à partir des étapes i) et ii) pour calculer un premier ensemble de coefficients de correction (Δ) qui, lorsqu'ils sont appliqués à des éléments correspondants (2, 4, 6,... ;A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;A, B, C, D,...) du deuxième treillis (2-4-6-... ;A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;A-B-C-D-...), permettent à ces éléments (2, 4, 6,... ;A, B, C, D, E, F, G, H, I,... ;A, B, C, D,...) de présenter la même réponse de phase et de gain et de former ainsi un second treillis mis en phase (2-4-6-... ;A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;A-B-C-D...) ;iii) pour chacun des autres treillis (a-b-c-d-..., aa-bb-cc-dd-...) d'éléments, on répète les étapes i) et ii) pour produire plusieurs treillis imbriqués, mis en phase (1-3-5-.../2,4-6-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) ;iv) on détermine un ensemble de rapports (z) de coefficients de couplage mutuel (s1/s2, s4/s3) pour ledit réseau ;etv) on utilise l'ensemble de rapports (z) pour déterminer les ajustements nécessaires à des éléments constituant ledit réseau afin d'amener en phase la pluralité de réseaux imbriqués (1-3-5-.../2-4-6-... ;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-... ;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...), dans lequel la mise en phase dudit réseau est réalisée par l'émission de signaux par l'intermédiaire d'un seul élément à un instant donné quelconque. Verfahren zur Erzielung einer Einphasung der strahlenden Elemente (1, 3, 5,.../2, 4, 5,...;1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) einer Gruppenantenne, wobei die Elemente (1, 3, 5,.../2, 4, 5,...;1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;1, 2, 3, 4,.../A, B, C, D,.../a, b, c, d,.../aa, bb, cc, dd,...) in einer Vielzahl von beabstandeten verschachtelten Gittern (1-3-5-.../2-4-6-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) angeordnet sind, gekennzeichnet durch die Schritte: (i) Senden eines Meßsignals (T) von einem einzelnen Element (1;1;1) eines ersten verschachtelten Gitters (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...) zu einem Zeitpunkt, Empfangen (R) des gesendeten Meßsignals (T) an einem oder mehreren benachbarten Elementen (2, 4, 6,.../A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) eines zweiten verschachtelten Gitters (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) und Berechnen der Phasen- und Verstärkungsunterschiede zwischen Elementen (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) des zweiten verschachtelten Gitters (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) als Ergebnis des Sendens von dem einzelnen Element (1;1;1) des ersten Gitters (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...);ii) Wiederholen des Schritts i) um der Reihe nach Meßsignale (T) von anderen Elementen (3, 5...;2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,...;2, 3, 4...) des ersten Gitters (1-3-5-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-...;1-2-3-4-...) zu senden und Empfangen (R) der gesendeten Signale (T) von Elementen (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) des zweiten Gitters (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...), Berechnen der sich ergebenden Phasen- und Verstärkungsunterschiede, und Verwenden der berechneten Phasen- und Verstärkungsunterschiede aus Schritten i) und ii), um eine erste Menge an Korrekturkoeffizienten (Δ) zu berechnen, die, wenn auf entsprechende Elemente (2, 4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) des zweiten Gitters (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) angewendet, es diesen Elementen (4, 6,...;A, B, C, D, E, F, G, H, I,...;A, B, C, D,...) ermöglicht, die gleiche Phasen- und Verstärkungsantwort zu zeigen und damit eine Einphasung des zweiten Gitters (2-4-6-...;A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;A-B-C-D-...) vorzusehen;iii) für jedes der restlichen Gitter (a-b-c-d-..., aa-bb-cc-dd-...) der Elemente, Wiederholen der Schritte i) und ii), um eine Vielzahl von verschachtelten, eingephasten Gittern (1-3-5-.../2-4-6-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) zu erhalten;iv) Bestimmen einer Menge von Verhältnissen (z) der Elementverkopplungskoeffzienten (s1/s2, s4/s3) für die Gruppe;undv) Verwenden der Menge von Verhältnissen (z), um notwendige Einstellungen der Elemente, die die Gruppe umfassen, zu bestimmen, um die Vielzahl von verschachtelten Gittern (1-3-5-.../2-4-6-...;1-2-3-4-5-6-7-8-9-.../A-B-C-D-E-F-G-H-I-...;1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) in Phase zu bringen, wobei das Einphasen der Gruppe durch Senden von Signalen durch nur ein Element zu einem gegebenen Zeitpunkt erreicht wird.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orientation des treillis est une orientation en quadrilatère. The method of claim 1, characterized in that the lattice orientation is a quadrilateral orientation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterorientierung eine Trapezoidorientierung ist.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'orientation des treillis est une orientation en losange, en carré, en parallélogramme ou en rectangle. The method of claim 2, characterized in that the lattice orientation is a rhombic or square or parallelogram or rectangular orientation. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterorientierung eine rhombische oder quadratische oder parallelogrammförmige oder rechteckige Orientierung ist.
  4. 4
    Procédé selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le réseau comporte quatre treillis imbriqués (1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) d'éléments. The method of claims 2 or 3, characterized in that the array comprises four interleaved lattices (1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) of elements. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe vier verschachtelte Gitter (1-2-3-4-.../A-B-C-D-.../a-b-c-d-.../aa-bb-cc-dd-...) von Elementen umfaßt.
  5. 5
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 2-4, caractérisé en ce que le réseau est divisé en au moins des premier et second réseaux imbriqués d'éléments agencés en rangées et colonnes respectives, et en ce que l'étape i) comprend une émission à partir d'un seul élément à la fois du premier treillis, la réception du signal émis à quatre éléments adjacents dans le second treillis, et l'ajustement de trois des éléments de réception pour minimiser la différence entre leurs signaux reçus respectifs et le signal reçu au quatrième élément des quatre éléments de réception. The method of any of claims 2 - 4, characterized in that the array is divided into at least first and second interleaved lattices of elements arranged in respective rows and columns, and that the step i) includes transmitting from a single element of the first lattice at a time, receiving the transmitted signal at four adjacent elements in the second lattice, and adjusting three of the receive elements to minimize the difference between their respective received signals and the signal received at the remaining fourth element of the four receive elements. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe in zumindest ein erstes und ein zweites verschachteltes Gitter von Elementen aufgeteilt wird, die in entsprechende Zeilen und Spalten angeordnet sind, und daß der Schritt i) das Senden von einem einzelnen Element des ersten Gitters zu einem Zeitpunkt, das Empfangen des ausgesendeten Signals an vier benachbarten Elementen in dem zweiten Gitter und das Einstellen von drei der Empfangselemente umfaßt, um den Unterschied zwischen den jeweiligen empfangenen Signalen und dem Signal zu minimieren, das an dem übrigen vierten Element der vier Empfangselemente empfangen wurde.
  6. 6
    Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau est un réseau linéaire de premier et second treillis imbriqués (1-3-5-.../2-4-...) d'éléments alternés. The method of claim 1, characterized in that the array is a linear array of first and second interleaved lattices (1-3-5-.../2-4-...) of alternating elements. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe eine lineare Gruppe eines ersten und eines zweite verschachtelten Gitters (1-3-5-.../2-4-...) von alternierenden Elementen ist.
  7. 7
    Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble de rapports de coefficients (z) de couplage mutuel des éléments comprend des rapports de coefficients de couplage (z) entre des éléments adjacents et alternés constituant ledit réseau. The method of claim 6, characterized in that the set of ratios of element mutual coupling coefficients (z) comprises ratios of coupling coefficients (z) between adjacent and alternating elements comprising said array. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Verhältnisse der Elementverkopplungskoeffiienten (z) Verhältnisse der Kopplungskoeffizienten (z) zwischen benachbarten und alternierenden Elementen, die die Gruppe umfassen, enthält.