用于共址和多径干扰减少的共形主动反射阵列的制作方法

用于共址和多径干扰减少的共形主动反射阵列的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于共址和多径干扰缓解的系统和方法。靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号，且与该至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线被配置为操纵该反射信号。根据在传感器接收的反射信号使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以降低在接收机天线的反射信号的幅度。
【专利说明】用于共址和多径干扰减少的共形主动反射阵列
【技术领域】
[0001 ] 本发明实施例通常涉及天线。更具体地，本发明实施例涉及天线系统的干扰减少。【背景技术】
[0002]共址或多径干扰信号会干扰平台上的机载接收机上的期望信号。如果平台上存在共址或多径干扰问题，则可能的解决方案包括关闭系统、移动天线和系统或彻底重新设计。现有的用于减少共址干扰(co-site interference)和多径干扰的方法通常改变平台的结构。如果在项目发展周期中太晚捕捉共址或多径干扰信号，则有必要重新设计主要结构。尤其是，重新设计会给交通工具增加太多重量，而且在机体或射频(RF)系统中造成其他重大损害。
[0003]此外，这些方法会降低性能并给可已经逼近可用容量的限制的平台增加相当多的重量，以及限制接收机在平台上的安装位置。现有方法会涉及详尽的分析和复杂的例程，而且该领域中不是每个问题都有能被有效分析的解决方案。例如，由于现代反潜战(ASW)情报，监视和侦察(ISR) (ASW/ISR)平台的高度复杂性质，不是所有可能的情况都可以被有效地分析。

【发明内容】

[0004]本发明提供用于共址和多路径干扰缓解的系统和方法。在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号，而与飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线被配置为操纵该反射信号。根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线来操纵该反射信号，从而降低在接收机天线处的反射信号的幅度。
[0005]本发明实施例以这种方式提供一种共形主动反射阵列系统和方法，从而缓解共址或多径干扰信号干扰平台上，例如飞行器上的机载接收机处的期望信号。本文提供的共形主动反射阵列系统比已有的RF减振器选择轻，而且不需要重新定位天线。
[0006]在实施例中，用于共址和多径干扰缓解的方法在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号。该方法进一步配置与至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线，从而操纵该反射信号。该方法进一步根据在传感器接收到的反射信号，使用共形反射相控阵列天线操纵该反射信号从而降低在接收机天线处的反射信号的幅度。
[0007]在另一个实施例中，共址和多径干扰缓解系统包括接收机天线、传感器、共形反射相控阵列天线和控制器。传感器靠近接收机天线且被配置为接收来自至少一个飞行器表面的反射信号。共形反射相控阵列天线与被配置为操纵反射信号的至少一个飞行器表面耦合。控制器被配置为根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线来操纵反射信号，从而降低在接收机天线处的反射信号的幅度。
[0008]在进一步实施例中，一种用于配置共址和多径干扰缓解系统的方法配置靠近接收机天线的传感器，以及将共形反射相控阵列天线与至少一个飞行器表面耦合。该方法进一步配置该共形反射相控阵列天线操纵来自至少一个飞行器表面的反射信号，并配置该传感器以接收反射信号。该方法进一步配置控制器，从而根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线来操纵该反射信号，以降低在接收机天线处的反射信号的幅度。
[0009]在进一步实施例中，非临时性计算机可读存储介质包括用于执行共址和多径干扰缓解的计算机可执行指令。计算机可执行指令在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号，并配置与至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线从而操纵反射信号。该计算机可执行指令还使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号，从而降低在接收机天线处的反射信号的幅度。
[0010]在进一步实施例中，一种空时自适应处理方法，其用于在机载接收机主动地形成和引导福射零点(radiation null),从而降低来自机外源的多径干扰信号,该方法计算反射信号的标称散射场的零点角度。该方法进一步确定与接收机天线的角度最近的零点，并根据接收机的角度，使用共形反射相控阵列天线操纵该反射信号，从而将最近零点引导到接收机天线。
[0011]在进一步实施例中，非临时性计算机可读存储介质包括用于执行空时自适应处理的计算机可执行指令，其用于主动地形成和引导机载接收机处的辐射零点从而降低来自机外源的多径干扰信号。计算机可执行指令计算反射信号的标称散射场的零点角度，并确定与接收机天线的角度最近的零点。计算机可执行指令进一步根据接收机天线的角度，使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号，从而将最近零点引导到接收机天线。
[0012]所提供的这个概要以简化的方式介绍概念的选择，其将在下面的【具体实施方式】中被进一步描述。该概要并不意图确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不意图被用于帮助确定所要求保护主题的范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]对本发明实施例的更加完整理解可通过参考【具体实施方式】和权利要求连同考虑下列附图而获得。其中，贯穿附图中相同的附图标记表示相同的元素。提供附图为理解本发明提供了便利，但不限制本发明的广度、范围、规模或适用性。附图并不一定按比例绘制。
[0014]图1是示范性多径干扰环境的图示。
[0015]图2是示范性共址干扰环境的图示。
[0016]图3是从非涂层反射面反射的示范性干扰信号的图示，其显示了干扰信号在接收机天线处被接收。
[0017]图4是根据本发明实施例从反射阵列涂覆的反射面反射的示范性干扰信号图示，其显示了干扰信号被改造且没有在接收机天线处被接收。
[0018]图5是根据本发明实施例用于共址和多径干扰减少的示范性共形主动反射阵列系统的图不。
[0019]图6是根据本发明实施例的示范性反射阵列涂覆的反射面的图示，其显示了被用于形成共形反射相控阵列天线的直写式天线单元。
[0020]图7是根据本发明实施例的显示最优零点移动的示范性图形图示。
[0021]图8是根据本发明实施显示共址和多径干扰缓解过程的示范性流程图的图示。
[0022]图9是根据本发明实施例显示用于配置共址和多径干扰缓解系统的过程的示范性流程图图示。[0023]图10是根据本发明实施例显示用于空时适应性处理(STAP)过程的示范性流程图，其用于主动地形成和引导在指定的机载接收机的辐射零点，从而消除或降低来自机外源的多径辐射。
[0024]图11是根据本发明实施例显示用于配置共址和多径干扰缓解系统的过程的示范性流程图。
【具体实施方式】
[0025]下文的详细说明在本质上是示范性的，且并不意图限制本发明实施例的公开或应用和使用。所提供的特定装置、技术和应用的描述仅作为实例。对本文所述实例的改变对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，且本文所定义的常规原理可应用于其他实例和应用而不偏离本发明的精神和范围。本发明应该与权利要求的范围一致，且并不仅限于本文描述和显示的实例。
[0026]本文可以以功能和/或逻辑块组件和各种处理步骤的方式描述本发明实施例。将理解这种块组件可以通过任意数量的硬件，软件和/或固件组件实现，它们被配置为执行指定功能。为求简洁，本文将不详细描述与天线、天线的制作相关的常规技术和组件、制作设计参数、电子电路和系统的其他功能性方面(以及系统各个工作组件)。此外，本领域的技术人员将理解本发明的实施例可以连同各种硬件和软件被实现，且本文所述实施例仅是本发明的实例实施例。
[0027]本文在非限制性应用，即共形天线的背景中描述本发明实施例。然而，本发明的实施例并不限于这种共形天线应用，且本文所述技术也可以被用于其他应用中。例如但不限于，实施例可应用于分形天线、微机电系统控制(MEMS-控制)反射面，或其他可控制反射元件。
[0028]阅读这个描述之后，如对于本领域的普通技术人员而言显而易见的，以下是本发明的实例和实施例，且并不限于根据这些实例运行。其他实施例可以被使用，而且可以进行结构性的改变而不偏离本发明示范性实施例的范围。
[0029]基本上在所有的系统和天线被放置后(在原型或早期生产平台/交通工具中)，本发明实施例提供一种减轻干扰的方法。因此该实施例允许事后减轻，对于如果在设计程序的早期没有检测到问题的情况尤其有用。此外，相比于一些铁基减振器，根据本发明实施例实施实施共形主动反射阵列的技术不给平台/交通工具增加大量重量。另外，实施例提供一种改变现有所用平台和新平台的方法，从而使这些平台具有增加的功能和性能。本文提供的共形主动反射阵列比现有的RF减振器选择轻，且不需要重新定位天线。
[0030]图1是示范性多径干扰环境100的示意图。从机外发射机源104发射的直射信号102在飞行器108上的机载接收机天线106被接收。该直射信号102可以被飞行器108的非涂层反射面112反射，产生直射信号102的延迟版本，例如多径信号114。在接收机天线106接收的多径信号114引起多径干扰。
[0031]图2是示范性共址干扰环境200的示意图。从机载发射机源204发射的直射信号202在飞行器108的机载接收机天线106被接收。该直射信号202可以被飞行器的非涂层反射面206反射，产生共址干扰信号208。在接收机天线106接收的该干扰信号208引起共址干扰。[0032]图3是从非涂层反射面304反射的示范性干扰信号302的示意图，其显示该干扰信号302在接收机天线106被接收。发射天线306发射信号308，其被非涂层反射面304反射，产生干扰信号302。发射天线306可以包括机载源，例如机载发射机源204和/或机外源，例如机外发射机源104。
[0033]图4是从反射阵列涂覆的反射面404反射回的示范性已改造干扰信号402的图示，其根据本发明实施例显示了改造的干扰信号402(反射信号402)没有在接收机天线106被接收。发射天线306发射的信号308被反射阵列涂覆的反射面404反弹产生反射信号402。发射天线306可以包括机载源，例如机载发射机源204和/或机外源，例如机外发射机源104。反射信号402被系统500调整，其更多细节将在图5的公开内容背景中解释，从而反射信号402不到达接收机天线106，由此减轻了信号干扰，其更多细节将在下文中解释。
[0034]图5是根据本发明实施例用于共址和多径干扰减少的示范性共形主动反射阵列系统500 (系统500)的图示。系统500可以包括元件，例如:接收机天线106 (图1)，机载发射机源204(图2)，传感器504，共形反射相控阵列天线506(共形主动反射阵列天线506)以及主机天线控制器516。飞行器在本文用作为平台的实例，但是其他的平台，例如但不限于，潜艇、汽车、航天器、无人驾驶航空交通工具(Unmanned Arial Vehicles)和无人驾驶地面交通工具也可以使用系统500。可以结合上述图1-4描述图5。
[0035]接收机天线106位于飞行器108上，且其被配置为接收从机外发射机源104发射的直射信号102。接收机天线106还可以接收来自从至少一个反射阵列涂覆的反射面404(飞行器表面404)反射回来的反射信号402的干扰。接收机天线106可以包括，例如但不限于，信号情报(SIGINT)阵列或飞行器108上会干扰机载发射机源204和/或机外发射机源104的任意其他类型的机载接收机和/或与之耦合。
[0036]机载发射机源204位于飞行器108上并被配置为发射直射信号202。如上所解释的，直射信号202可以被飞行器108的非涂层反射面206 (图2)反射，产生会干扰接收机天线106的共址干扰信号208 (图2)。共址干扰信号208和/或多径信号114被反射阵列涂覆的反射面404反射，生成反射信号402。反射信号402由共形反射相控阵列天线506调整，因此反射信号402不到达接收机天线106，从而缓解信号干扰。
[0037]传感器504位于接收机天线106附近且被配置为接收来自反射阵列涂覆的反射面404的反射信号402。传感器504可以确定反射信号402是否包含干扰信号。传感器504被配置为感测信号特性，例如但不限于，反射信号402的接收信号强度(RSSI)，在传感器504测量的反射信号402的到达角度526 (接收机106的角度)，反射信号402的频率和/或反射信号402的其他信号特性。传感器504实时或近实时地将反射信号402的信号特性发送到主机天线控制器516。
[0038]共形反射相控阵列天线506被耦合到飞行器108上的至少一个反射阵列涂覆的反射面404，并被配置为操纵反射信号402，从而根据在传感器504接收到的反射信号402来降低反射信号402在接收机天线106的幅度。共形反射相控阵列天线506可以包括天线单元508，变容二极管524，短电路514或适合于共形反射相控阵列天线的其他电路。共形反射相控阵列天线506被涂覆在一表面作为反射阵列涂覆的面。共形反射相控阵列天线506包括一种被称为反射阵列的共形天线阵列类型，该反射阵列将从其表面反射的辐射成形。
[0039]工作时，共形反射相控阵列天线506操纵反射信号402以使其不干扰机载接收机106。以这样的方式，系统500被初始配置并适应变化的状态。配置系统500是根据系统特定的，且配置系统500可以包括针对上述系统500的每一个元件的至少一个步骤。下面在图11讨论的上下文中给出配置系统500的方法。
[0040]天线单元508被配置为实时或近实时地控制来自反射阵列涂覆的反射面404的反射信号402，以及根据干扰信号，例如在传感器504测量的反射信号402的特性来减少接收器天线106的方向上的反射。天线单元508涂覆非涂层反射面304以提供反射阵列涂覆的反射面404。涂层包括符合非涂层反射面304的曲率的柔性基底和电子器件(柔性基底电子器件)。柔性基底/电子器件过程形成如图6所示的直写式天线单元602，其能用于实施天线单元508和将天线单元508应用到平台，例如飞行器108上的非涂层面上。天线单元508可以包括，例如但不限于，直写式电路或其他能够与用于形成共形反射相控阵列天线，例如共形反射相控阵列天线506的表面的外形一致的电路。
[0041]每个变容二极管524包括移相器510和衰减器512，且被配置为提供连续相移，用于操纵反射信号402。移相器510被配置为响应来自主机天线控制器516的命令，改变每个天线单元508的相位，从而提供共形反射相控阵列天线506的相控阵列操作。移相器510被进一步配置为改变每个天线单元508的相位从而操纵共形反射相控阵列天线506。衰减器512被配置为控制从每个天线单元508到短电路514的电磁通量。
[0042]短电路(short circuit) 514被配置为提供天线单元508到地面如反射信号402的偶极地面(dipole ground)o
[0043]主机天线控制器516被配置为根据在传感器504接收的反射信号402，使用共形反射相控阵列天线508来操纵反射信号402，从而降低在接收器天线106处反射信号402的幅度。主机天线控制器516接收来自传感器504的在传感器504测量的干扰信号的特性。
[0044]在实施例中，主机天线控制器516被配置为根据在传感器504测量的反射信号402的到达角度526，对反射信号402进行移相。主机天线控制器516以这种方式调整移相器510的相移，从而调整从反射阵列涂覆的表面404反射的反射信号402，从而减少干扰。
[0045]在另一个实施例中，主机天线控制器516使用共形反射相控阵列天线506引导来自机载发射机源204的辐射(共址干扰信号208)远离接收机天线，例如接收机天线106，从而消除或减少共址干扰和/或多径干扰。主机天线控制器516被配置为根据在传感器504测量的包括共址干扰信号208的反射信号402的到达角度526，相移包括共址干扰信号208的反射信号402。主机天线控制器516以这样的方式调整移相器510的相移，从而调整从反射阵列涂覆的面404反射的反射信号402来引导包括共址干扰信号208的反射信号402远离接收机天线106，以消除或减少共址干扰和/或多径干扰。
[0046]在另一个实施例中，主机天线控制器516使用共形反射相控阵列天线506和空时自适应处理(STAP)主动地形成和引导在特定机载接收机的辐射零点，从而消除或减少来自机外发射机源104的多径辐射，其更多细节将在下面在图7的讨论上下文中解释。
[0047]主机天线控制器516可以包括处理器模块518和存储器模块522。在一个实施例中，主机天线控制器516的这些和其他元件可以通过通信链路528互联在一起。
[0048]处理器模块518包括处理逻辑电路，其被配置为实施与共形主动反射阵列系统500的操作有关的功能，技术和处理任务。具体地，该处理逻辑电路被配置为支持上述共形主动反射阵列系统500。[0049]处理器模块518还访问存储在存储器模块522中的数据，以支持共形主动反射阵列系统500的功能。由此，处理器模块528能够实现共形主动反射阵列系统500的共址和多径干扰减少的方法。
[0050]处理器模块518可以用通用处理器、内容可寻址的、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任意合适的可编程逻辑器件、分离门或晶体管逻辑、分离硬件组件或其任意组合实施或实现，它们被设计为执行本文所述功能。处理器模块518可以以这种方式被实现为微处理器、控制器、微控制器、状态机等。处理器模块518还可以被实施为计算装置的组合，例如，数据信号处理器和微处理器的组合，多个微处理器，同数字信号处理器核结合的一个或多于一个微处理器，或任意其他这种配置。
[0051]处理器模块518可以被包含在，例如但不限于，台式机、膝上型或笔记本计算机、手持计算装置(例如，PDA，移动电话，掌上计算机等)、大型机、服务器、客户端或给定应用或环境期望或适合的任意其他类型专用或通用计算装置。在某些实施例中，处理器模块518可以包括任意数量的处理器，任意数量的存储模块以及任意数量的计算模块。为描述简单，图不的处理器模块518不出一个简单实施例。处理器模块518的这些和其他兀件互联在一起，允许处理器模块518的各种元件之间进行通信。
[0052]本领域的技术人员将理解结合本文所公开的实施例描述的各种示例性块、模块、电路和处理逻辑可以在硬件、计算机可读软件、固件或其组合中实施。为了清楚地说明硬件、固件和软件的这个可互换性和兼容性，各种示例性组件、块、模块、电路和步骤将通常在其功能性方面进行描述。
[0053]这种功能是在硬件、固件或软件中实施取决于施加在整个系统上的具体应用和设计约束。熟悉本文所述概念的那些人可以以对每个具体应用合适的方式实施这种功能，但这种实施决定不应当解释为导致偏离本发明的范围。
[0054]结合处理器模块518所述各种示例性块、模块、处理逻辑以及电路可以用通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任意合适的可编程逻辑器件、分离门或晶体管逻辑、分离硬件组件、或其任意组合实施或执行，它们被设计为执行本文所述功能。
[0055]存储器模块522可以是数据存储区域，其具有被格式化以支持共形主动反射阵列系统500的操作的存储器。存储器模块522被配置为存储、保持以及提供所需数据，从而以本文所述的方式支持共形主动反射阵列系统500的功能。在某些实施例中，存储器模块522可以包括，例如但不限于，非易失性存储装置(例如，非易失性半导体存储器、硬盘装置、光盘装置等)、随机存取存储装置(例如，SRAM、DRAM等)或者本领域已知的任意其他形式的存储介质。
[0056]存储器模块522可以与处理器模块518稱合并被配置为存储适于系统500的分区的数据。该数据可以包括，例如但不限于，测量的到达角度526，RSSI，信号相位，被反射信号的零点角度，接收机天线106的角度，反射信号402的幅度或其他数据。此外，存储器模块522可以表示动态更新数据库，其包含用于更新各种数据库中的数据的表格。该存储器模块522还可以存储，由处理器模块518执行的计算机程序、操作系统、应用程序用于执行程序的试验数据或其他应用程序。
[0057]存储器模块522可以与处理器模块518耦合从而处理器模块518可以从存储器模块522读取信息和写入信息到其中。作为一个例子，处理器模块518和存储器模块522可以驻留在各自的专用集成电路(ASIC)中。存储器模块522还可以集成到处理器模块518中。在实施例中，存储器模块522可以包括缓存，其用于在处理器模块518执行指令的过程中存储临时变量或其他中间信息。
[0058]图6是根据本发明实施例不范性的反射阵列涂覆的反射面600 (与图4和5中的404相似)的图示，其显示用于形成共形反射相控阵列天线的直写式天线单元602。该直写式天线单元602包括由直写式过程形成的直写式电路，其能用作天线单元508来涂覆非涂层反射面304。天线单元508可以通过直写式过程被涂覆在表面上，例如非涂层反射面304。其他柔性基底/电子器件可用作共形反射阵列(二维共形反射阵列)，以形成包括天线单元508的反射阵列涂覆的反射面404/600。
[0059]图7是根据本发明实施例显示最优零点移动700的示范性图形的图示。图7显示共形主动反射阵列天线506的方向性(单位为dB)和侧面角(单位为度)(角度710)。图7显示针对包含十二个天线单元508的共形主动反射阵列天线506的反射信号402的反射场702。增加若干天线单元508增加了更多自由度(零点)。
[0060]反射场702包括反射天线106在角度714的方向性720 (例如，约8dB)。反射信号402的反射场702 (标称散射场)被移动以提供移动场704。反射信号的反射场702 (标称散射场)被移动角度712到角度714之间的差。通过将反射场702移动到移动场704，在角度712上的零点706被移动，从而成为在反射天线106的角度714的一个移动零点708。
[0061]移动场704包括到接收机天线106的在角度714上的移动零点708处的方向性722(例如，约为-17dB)。反射场702的方向性720和移动场704的方向性722之间的差值降低了在接收机天线106的反射信号402的幅度。
[0062]主机天线控制器516使用共形反射相控阵列天线508操纵反射信号402以向在角度714的接收机天线106引导反射信号402的零点706。
[0063]主机天线控制器516计算反射信号402的一个或更多零点706/716/718的一个或更多角度710，并确定到接收机天线106的角度714的最近零点，例如，零点706。接收机天线106的角度714可以根据在传感器504接收的信号402被确定。在传感器504接收的信号可以包括在传感器504测量的已测量信号。最近零点可以根据比较每个零点706/716/718的每个角度710和在传感器504测量的反射信号402的到达角度526而被确定。然后主机天线控制器516使用共形反射相控阵列天线508操纵反射信号402，从而将最近零点引导到接收机天线106上。
[0064]在某些实施例中，可以进行到方向性的全局最小值上的移动，例如在角度724上的零点716，方向性约为-23dB。
[0065]图8是根据本发明实施例显示共址和多径干扰缓解过程800的示范性流程图图示。与过程800有关的被执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合而被机械地执行。应该意识到过程800可以包括任意若干额外的或替代的任务，图8所示的任务不需要按图示顺序执行，且过程800可以被并入到更加综合的程序或具有额外的本文没有描述的功能的过程中。
[0066]为说明起见，对过程800的下列描述可以参照与图1-4有关的上面提到的元件。在某些实施例中，过程800的各部分可以由系统500的不同元件执行，例如:接收机天线106、传感器504、共形反射相控阵列天线506以及主机天线控制器516等。过程800可以具有与图5所示实施例类似的功能、材料和结构。因此共同的特征、功能和元件此处不再赘述。
[0067]过程800可以从在靠近接收机天线如接收机天线106的传感器如传感器504接收来自至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404的反射信号如反射信号402开始(任务802)。
[0068]过程800可以接着配置共形反射相控阵列天线，例如与至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404耦合的共形反射相控阵列天线506，从而操纵反射信号402 (任务804)。
[0069]过程800可以接着根据在传感器接收的反射信号402，使用共形反射相控阵列天线506操纵反射信号402，以减小幅度，如在接收机天线106的反射信号402的幅度530(任务806)。
[0070]过程800可以接着使用共形反射阵列天线506操纵反射信号402以引零点如在接收机天线106的反射信号402的零点706 (任务808)。
[0071 ] 过程800可以接着在特定机载接收机如接收机天线106主动地形成和引导多个辐射零点如零点706/716/718，从而减少多径干扰信号，例如来自机外源如机外发射机源104的多径信号114 (任务810)。
[0072]过程800可以接着降低来自机载源的共址干扰信号如共址干扰信号208 (任务812)。
[0073]过程800可以接着计算零点角度如标称散射场的角度710，标称散射场如为反射信号402的反射场702 (任务814)。
[0074]过程800可以接着确定与角度如接收机天线106的角度714最近的零点如零点706 (任务 816)。
[0075]过程800可以接着使用共形反射相控阵列天线506操纵反射信号402，从而将最近零点引导到接收机天线106上(任务818)。
[0076]图9是根据本发明实施例显示用于配置共址和多径干扰缓解系统的过程900的示范性流程图图示。与过程900有关的被执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合而被机械地执行。应该意识到过程900可以包括任意若干额外的或替代的任务，图9所示的任务不需要按图示顺序执行，且过程900可以被并入到更加综合的程序或具有额外的本文没有描述的功能的过程中。
[0077]为说明起见，对过程900的下列描述可以参考和图1-6有关的上面提到的元件。在某些实施例中，过程900的各部分可以由系统500的不同元件执行，例如:接收机天线106、传感器504、共形反射相控阵列天线506、主机天线控制器516等。过程900可以具有与图5所示实施例相似的功能、材料和结构。因此共同的特征、功能和元件在此处不再赘述。
[0078]过程900可以从配置靠近接收机天线如接收机天线106的传感器如传感器504开始(任务902)。
[0079]过程900可以接着将共形反射相控阵列天线如共形反射相控阵列天线506耦合到至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404 (任务904)。
[0080]过程900可以接着将共形反射相控阵列天线506耦合到至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404 (任务906)。[0081]过程900可以接着配置共形反射相控阵列天线506以操纵反射信号，如来自至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404的反射信号402 (任务908)。
[0082]过程900可以接着配置传感器504以接收反射信号402 (任务910)。
[0083]过程900可以接着配置控制器如主机天线控制器516，从而根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号，以降低幅度，如在接收机天线的反射信号的幅度530 (任务912)。
[0084]过程900可以接着配置控制器以根据测量的到达角度使反射信号相移，如在传感器504的反射信号402的主机天线控制器516 (任务914)。
[0085]过程900可以接着通过直写式过程在至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404上形成共形反射相控阵列天线506 (任务916)。
[0086]图10是示范性流程图图示，其根据本发明实施例显示用于空时自适应处理(STAP)从而主动地形成和引导在特定机载接收机的零点以消除或减少来自机外源的多径辐射的过程1000。与过程1000有关的被执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合而被机械地执行。应该意识到过程1000可以包括任意数量的额外的或替代的任务，图10所示任务不需要按照图示顺序执行，且过程1000可以被并入到更加综合的程序或具有额外的本文没有详细描述的功能的过程中。
[0087]为说明起见，对过程1000的下列描述可以参考和图1-10有关的上面提到的元件。在实施例中，过程1000的各部分可以由系统500的不同元件执行，例如:接收机天线106、传感器504、共形反射相控阵列天线506以及主机天线控制器516等。过程1000可以具有与图5所示实施例相似的功能、材料和结构。因此共同的特征、功能和元件在此处不再赘述。
[0088]过程1000可以从计算角度如标称散射场如反射信号(如反射信号402)的反射场702的零点如零点706/716/718的角度710开始(任务1002)。
[0089]过程1000可以接着确定与角度如接收机天线(如接收机天线106)的角度714最近的零点，如零点706 (任务1004)。
[0090]过程1000可以接着使用共形反射相控阵列天线如共形反射相控阵列天线506操纵反射信号402以将最近零点引导到接收机天线106上(任务1006)。
[0091]过程1000可以接着在传感器如靠近接收机天线106的传感器504接收来自至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404的反射信号402 (任务1008)。
[0092]过程1000可以接着根据测量的到达角度如在传感器504测量的反射信号402的到达角度526，确定接收机天线106的角度714 (任务1010)。
[0093]过程1000可以接着测量已测量的信号如反射信号402并且根据已测量的信号如反射信号402估计零点角度如反射信号402的零点706/716/718的角度710。(任务1012)
[0094]过程1000可以接着将共形反射相控阵列天线耦合到至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404 (任务1014)。
[0095]过程1000可以接着通过直写式过程将共形反射相控阵列天线506耦合到至少一个飞行器表面如反射阵列涂覆的反射面404 (任务1016)。
[0096]图11是根据本发明实施例显示用于配置共址和多径干扰缓解系统的过程1100的示范性流程图图示。与过程1100有关的被执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任意组合被机械地执行。应该意识到过程1100可以包括任意若干个额外的或替代的任务，图11所示的任务不需要按照图示顺序被执行，且过程1100可以被并入到更加综合的程序或具有额外的本文没有描述的功能的过程中。
[0097]为说明起见，对过程1100的下列描述可以参考和图1-6有关的上面提到的元件。在某些实施例中，过程1100的各部分可以由系统500的不同元件执行，例如:接收机天线106、传感器504、共形反射相控阵列天线506、主机天线控制器516等。过程1100可以具有与图5所示实施例相似的功能、材料和结构。因此共同的特征、功能和元件在此处不再赘述。
[0098]过程1000从通过对至少一个非涂层反射面建模来识别会引起干扰的至少一个非涂层反射面开始(任务1102)。通过使用计算机辅助设计(CAD)软件工具或其他计算机建模工具可以对反射面的初始识别建模。
[0099]过程1100可以接着识别用于建立共形反射相控阵列天线如共形反射相控阵列天线506的可行位置(任务1104)。可行位置可以包括，例如但不限于，升降面(如飞行器108的机翼)、控制面(如飞行器108的襟翼)或包括会受到共址和/或多径干扰的机载接收机的平台上的其他位置。
[0100]过程1100可以接着仿真可行位置以确定在合理信号情况下降低干扰的有效性从而提供仿真结果(任务1106)。合理的信号情况可以包括，正常操作状态，例如:导航、监视、与控制塔通信、与卫星或地面站上的服务器通信或其他状态期间的信号。
[0101]过程1100可以接着建立包括与至少一个反射阵列涂覆的反射面如反射阵列涂覆的反射面404耦合的共形反射相控阵列天线506的测试共形结构，以验证仿真结果(任务1108)。该至少一个反射阵列涂覆的反射面可以包括至少一个可行位置。
[0102]过程1100可以接着在指定位置建立共形反射阵列天线结构(任务1110)。指定的位置可以根据仿真结果确定。指定位置可以包括至少一个可行位置。
[0103]过程1100可以接着通过使用外部测试信号以及测量在接收机天线如接收机天线106处的结果干扰减少量校准主机天线控制器如主机天线控制器516的算法(任务1112)。
[0104]本发明的实施例以这样的方式提供共形主动反射阵列系统和方法，以缓解共址或多径干扰信号对平台上机载接收机处的期望信号的干扰。本文所提供的共形主动反射阵列系统比现有的RF减振器选择轻，且不需要重新定位天线。
[0105]根据本发明的一个方面，提供一种用于共址和多径干扰缓解的方法，该方法包括:
[0106]在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号；
[0107]配置与至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线以操纵反射信号；以及
[0108]根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以降低在接收机处的反射信号的幅度。
[0109]优势在于该方法进一步包括使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以向接收机天线引导反射信号的零点。
[0110]优势在于该方法进一步包括主动地形成对准指定机载接收机的多个辐射零点以降低来自机外源的多径干扰信号。
[0111]优势在于该方法进一步包括降低来自机载源的共址干扰信号。[0112]优势在于该方法进一步包括:
[0113]计算反射信号的标称散射场的零点角度；
[0114]确定与接受机天线的角度最近的零点；以及
[0115]使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以将最近零点引导到接收机天线上。
[0116]根据本发明的另一方面，提供一种共址和多径干扰缓解系统，其包括:
[0117]接收机天线；
[0118]靠近接收机天线被配置为接收来自至少一个飞行器表面的反射信号的传感器；
[0119]与至少一个飞行器表面耦合并被配置为操纵反射信号的共形反射相控阵列天线；以及
[0120]控制器，被配置为根据在传感器接收的反射信号，使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以降低在接收机天线的反射信号的幅度。
[0121]优势在于该控制器还被配置为使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以向接收机天线引导反射信号的零点。
[0122]优势在于该共形反射相控阵列天线包括多个变容二极管。
[0123]优选地该共形反射相控阵列天线包括:
[0124]天线单元；以及
[0125]移相器，其被配置为响应于来自控制器的命令来改变天线单元的相位以操纵共形反射相控阵列天线，从而操纵反射信号。
[0126]根据本发明的又一个方面，提供一种用于配置共址和多径干扰缓解系统的方法，该方法包括:
[0127]配置靠近接收机天线的传感器；
[0128]将共形反射相控阵列天线与至少一个飞行器表面耦合；
[0129]配置共形反射相控阵列天线以操纵来自至少一个飞行器表面的反射信号；
[0130]配置传感器以接收反射信号；以及
[0131]配置控制器以根据在传感器接收的反射信号，利用共形反射相控阵列天线操纵反射信号，从而降低在接收机天线的反射信号的幅度。
[0132]优势在于该反射信号包括共址干扰信号和多径干扰信号中的至少其中之一。
[0133]优选地操纵反射信号进一步包括衰减共址干扰信号和多径干扰信号中的至少其中之一。
[0134]优势在于该方法进一步包括通过直写式过程在至少一个飞行器表面上形成共形反射相控阵列天线。
[0135]优势在于共形主动反射阵列包括柔性基底电子器件。
[0136]优势在于该方法进一步包括配置控制器以根据在传感器测量的反射信号的到达角度使反射信号相移。
[0137]根据本发明的另一方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其包括用于执行共址和多径干扰缓解的计算机可执行指令，所述计算机可执行指令包括:
[0138]在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行表明的反射信号；
[0139]配置与至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线以操纵反射信号；以及
[0140]使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以降低在接收机天线的反射信号的幅度。
[0141]优势在于该计算机可执行指令进一步包括使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以向接收机天线引导反射信号的零点。
[0142]优势在于该计算机可执行指令进一步包括根据在传感器测量的反射信号的到达角度相移反射信号。
[0143]优势在于该反射信号至少包括下述其中之一:共址干扰信号以及多径干扰信号。
[0144]优选地操纵反射信号进一步包括衰减共址干扰信号和多径干扰信号的至少其中之一。
[0145]优势在于该共形反射相控阵列天线通过直写式过程被耦合到至少一个飞行器表面。
[0146]优势在于该共形反射相控阵列天线包括柔性基底电子器件。
[0147]根据本发明的另一方面，提供一种空时自适应处理的方法，用于主动地形成和引导在机载接收机的辐射零点，从而降低来自机外源的多径干扰信号，该方法包括:
[0148]计算反射信号的标称散射场的零点角度；
[0149]确定与接收机天线的角度最近的零点；以及
[0150]使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以将最近零点引导到接收机天线上。
[0151]优势在于该方法进一步包括在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号。
[0152]优选地该方法进一步包括根据在传感器测量的反射信号的到达角度确定接收机天线的角度。
[0153]优选地该方法进一步包括在传感器测量已测量的信号并根据已测量的信号估计反射信号的零点角度。
[0154]优势在于确定最近零点进一步包括将零点角度与接收机天线的角度比较。
[0155]优势在于操纵步骤进一步包括响应来自控制器的指令，改变共形反射相控阵列天线的天线单元的相位，从而操纵共形反射相控阵列天线，据此操纵反射信号。
[0156]优势在于该方法进一步包括将共形反射相控阵列天线与至少一个飞行器表面耦
入
口 o
[0157]优选地该方法进一步包括通过直写式过程将共形反射相控阵列天线与至少一个飞行器表面耦合。
[0158]根据本发明的另一方面，提供包括计算机可执行指令的非临时性计算机可读存储介质，计算机可执行指令用于执行空时自适应处理以主动地形成和引导在机载接收机的辐射零点，从而降低来自机外源的多径干扰信号，计算机可执行指令包括:
[0159]计算反射信号的标称散射场的零点角度；
[0160]确定与接收机天线的角度最近的零点；以及
[0161]根据接收机天线的角度使用共形反射相控阵列天线操纵反射信号以将最近零点引导到接收机天线上。
[0162]优势在于计算机可读存储介质进一步包括用于在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号的计算机可执行指令。
[0163]优选地计算机可读存储介质进一步包括用于根据在传感器测量的反射信号的到达角度，确定接收机天线的角度的计算机可执行指令。
[0164]优势在于操纵的步骤进一步包括响应于来自控制器的命令改变共形安设相控阵列天线的天线单元的相位以操纵共形反射相控阵列天线，据此操纵反射信号。
[0165]优势在于共形反射相控阵列天线与至少一个飞行器表面耦合。
[0166]优选地共形反射相控阵列天线通过直写式过程与至少一个飞行器表面耦合。
[0167]在本文件中，术语“计算机程序产品”，“计算可读介质”，计算机可读存储介质等通常被用于指代比如介质，例如，存储器、存储装置或存储单元。这些或其他形式的计算机可读介质可涉及存储处理器模块518所用的一个或更多指令，以使处理器模块518执行指定操作。这种指令通常被称为“计算机程序代码”或“程序代码”(其可以以计算机程序或其他分组的形式被分组)，当被执行时，能够实现系统500的共址和多径干扰缓解的方法。
[0168]上文的描述提到被“连接”或“耦合”在一起的组件或节点或特征。如本文所使用，除非另有明确说明，“连接”是指一个元件/节点/特征与另一个元件/节点/特征直接结合(或与其直接通信)，并且不一定是机械地。同样地，除非另有明确说明，“耦合”是指一个元件/节点/特征与另一个元件/节点/特征直接或间接结合(或与其直接或间接通信)，并且不一定是机械地。因此，尽管图1和3-5示出了元件的实例设置，但额外的中介元件、器件、特征件或组件可以出现在本发明的实施例中。
[0169]本文件所用的术语和短语及其变型，除非另有明确说明，应当被理解为开放式的而非限制型。作为上述情况的例子:术语“包括”应当被解读为“包括但不限于”或类似的意思；术语“实例”在讨论中被用于提供项目的示范性例子，而不是其详尽或限制列表；而形容词，例如“常规的”，“传统的”，“正常”，“标准”，“已知”及类似意思的术语应当被理解为将所述项目限制到给定时期或给定时期可用的术语，但不应当被解读为包括现在或将来的任意时期可用的或已知的常规的、传统的、正常或标准的技术。
[0170]同样地，被连接词“和”连接的项目组不应当被解读为需要该组中存在的这些项目的每一个，而应当理解为“和/或”，除另有明确说明。类似地，被连接词“或”连接的项目组不应当被理解为需要该组之间相互排斥，而应当被理解为“和/或”，除非另有明确说明。此外，尽管本发明的项目、元件或组件可以以单数的形式被描述或要求保护，但是复数也包含在其范围内，除非明确说明限制为单数。出现的扩宽词和短语，例如“一个或更多”，“至少”，“但不限于”或某些例子中的其他类似的短语，不应当被解读为表示在没有这种扩宽词的例子中要求这种较窄的情形。
[0171]如本文所用，除非另有明确说明，“可操作的”是指能够被用、适合或准备使用或服务，可用于特定目的，以及能用于执行本文所述的列举或期望的功能。关于系统和装置，术语“可操作”指系统和/或装置完全起作用且是校准的，包括元件以及满足适用的操作性需求以当其被激活时执行所列功能。关于系统和电路，术语“可操作”是指系统和/或电路完全起作用且是校准的，包括逻辑以及满足适用的操作性需求以当其被激活时执行所列功倉泛。
【权利要求】
1.一种用于共址和多径干扰缓解的方法，所述方法包括: 在靠近接收机天线的传感器接收来自至少一个飞行器表面的反射信号； 配置与所述至少一个飞行器表面耦合的共形反射相控阵列天线，以操纵所述反射信号；以及 根据在所述传感器接收的所述反射信号使用所述共形反射相控阵列天线操纵所述反射信号，以降低在所述接收机天线处的所述反射信号的幅度。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用所述共形反射相控阵列天线操纵所述反射信号以向所述接收机天线弓I导所述反射信号的零点。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括主动地形成指向特定机载接收机的多个辐射零点，以降低来自机外源的多径干扰信号。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括降低来自机载源的共址干扰信号。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 计算所述反射信号的标称散射场的零点的角度； 确定与所述接收机天线的角度最近的零点；以及 使用所述共形反射相控阵列天线操纵所述反射信号，以将所述最近零点引导到所述接收机天线上。
6.一种共址和多径干扰缓解系统，其包括: 接收机天线； 靠近所述接收机天线的传感器，其被配置为接收来自至少一个飞行器表面的反射信号; 共形反射相控阵列天线，其与所述至少一个飞行器表面耦合并被配置为操纵所述反射信号；以及 控制器，其被配置为根据在所述传感器接收的所述反射信号，使用所述共形反射相控阵列天线操纵所述反射信号，从而降低在所述接收机天线处的所述反射信号的幅度。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为使用所述共形反射相控阵列天线操纵所述反射信号，以向所述接收机天线引导所述反射信号的零点。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述共形反射相控阵列天线包括多个变容二极管。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述共形反射相控阵列天线包括: 天线单元；以及 移相器，其被配置为响应来自所述控制器的指令而改变所述天线单元的相位，从而操纵所述共形反射相控阵列天线，据此操纵所述反射信号。
【文档编号】H01Q15/14GK103715512SQ201310467438
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】R·T·沃尔, G·A·雷, M·A·库里 申请人:波音公司