用于减少功耗的轴对称的稀疏的数字波束形成阵列的制作方法

本公开一般涉及天线领域，并且更具体地涉及数字波束形成天线。

背景技术：

数字波束形成(dbf)是一种用于定向信号发送和接收的技术。在结构上，dbf天线的架构包括关于天线盘(antennaplatter)分布的多个天线元件(例如，“阵列”)，其中每个天线元件(或天线元件组-例如，“子阵列”)连接到多个收发器中的一个。在dbf天线处接收的信号在元件和/或子阵列级别被检测、下变频和数字化，以及然后由数字波束处理器处理以形成期望的波束。噪声和失真在多个收发器之间是去相关的。在发送侧，数字波束处理器通过对由每个天线元件或子阵列形成的多个子波束求和来形成所需的天线波束。数字波束处理器能够通过改变选择天线元件的输出来数字地“操纵”天线波束。因此，利用dbf技术，聚焦的天线波束可以在阵列前面的广角上以任何方向发送到接收站，但是不必物理地移动天线。

技术实现要素：

本公开的各方面涉及用于相控阵天线系统的天线盘，以及涉及对应的用于设计和构造用于相控阵天线系统的天线盘的方法。根据本公开，这些方面可以例如由计算设备实现。

在一个方面，相控阵天线系统包括天线盘和多个天线元件。多个天线元件根据包括多个多边形对的多边形网格分布在天线盘上。每个多边形对包括关于天线盘的中心对称布置的第一和第二多边形。另外，每个多边形对中的多个天线元件关于多边形的中心点对称布置，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

在一个方面，多个天线元件包括稀疏的(thinned)天线阵列。另外，天线盘上的多个天线元件的密度根据距天线盘中心的距离而变化。

在一个方面，天线盘上的多个天线元件的密度随着距天线盘的中心的距离的增加而减小。

在一个方面，每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状是相同的。此外，在一个方面，第一多边形对的第一和第二多边形不同于第二多边形对的第一和第二多边形。在这些方面，第一多边形对的第一多边形和第二多边形对的第一多边形可以具有不同的尺寸和/或形状。

在一个方面，第一多边形对的第一和第二多边形与第二多边形对的第一和第二多边形分别具有相同的尺寸和形状。在这些方面中，第一多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案与第二多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案相同。

在一个方面，每个多边形对的第一和第二多边形中的天线元件的分布是每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状的函数。

在一个方面，本公开提供了一种确定用于相控阵天线系统的天线元件的分布的方法。在该方面，该方法包括根据多边形网格在天线盘上分布多个天线元件。多边形网格包括多个多边形，该多个多边形关于天线盘的中心对称布置成多边形对。此外，分布多个天线元件包括：对于每个多边形对中的每个多边形，将多个天线元件关于多边形的中心点布置成对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

在一个方面，天线元件的每个对称对包括第一和第二天线元件，并且在每个多边形中将多个天线元件布置成对称对包括将每个对称对的第一和第二天线元件布置成与中心点基本等距。

在一个方面，该方法进一步使多个天线元件稀疏，使得天线盘上的多个天线元件的密度根据距天线盘的中心的距离而变化。在这些方面中，天线盘上的多个天线元件的密度随着距天线盘的中心的距离的增加而减小。

在一个方面，每个多边形对包括全等的第一和第二多边形。

在一个方面，第一多边形对的第一和第二多边形与第二多边形对的第一和第二多边形是非全等的。在这些方面中，第一多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案不同于第二多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案。

在一个方面，该方法还要求确定多边形网格中的多边形对的一个或更多个集合。在这些方面，每个集合中的每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状分别是全等的。在这些方面中，分布多个天线元件包括分别以相同的图案分布每个多边形对的第一多边形中的天线元件和每个多边形对的第二多边形中的天线元件。

在一个方面，本公开提供了一种存储用于控制可编程计算设备的计算机程序产品的非暂时性计算机可读介质。该计算机程序产品包括软件指令，当由可编程计算设备的处理电路执行时，该软件指令使得处理电路根据包括多个多边形(该多个多边形关于天线盘的中心对称布置成多边形对)的多边形网格确定天线盘上的多个天线元件的分布，并且然后将多个天线元件分布在天线盘上。为了分布多个天线元件，执行软件指令使得处理电路，针对每个多边形对中的每个多边形，将多个天线元件关于多边形的中心点布置成对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

附图说明

通过示例的方式说明了本公开的各方面，并且本公开的各方面不受附图的限制，附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1说明了根据本公开的一个方面的用于相控阵天线系统的天线盘和叠加在天线盘上的多边形网格。

图2说明了根据本公开的一个方面的多边形网格的多边形中的天线元件的分布。

图3a-图3b说明了具有根据本公开的各方面配置的天线盘的相控阵天线的辐射图案。

图4是说明根据本公开的各方面的用于确定天线盘上的多个天线元件的分布图案的方法的流程图。

图5说明了根据本公开的一个方面的用于促进天线盘的制造的多边形网格。

图6a-图6b说明了具有根据图5的方面配置的天线盘的相控阵天线系统的辐射图案。

图7a-图7b是说明根据本公开的一个方面的用于确定天线盘上的多个天线元件的分布图案的方法的流程图。

图8是说明根据本公开的各方面的被配置为确定天线元件的分布图案的计算设备的功能框图。

图9是说明被配置为实现本发明的各方面的处理电路的功能框图。

图10是说明根据本公开的一个方面配置的相控阵天线系统的功能框图。

图11说明了可以利用根据本公开的各方面配置的天线盘的一些示例性设备。

具体实施方式

本公开的各方面涉及在稀疏的数字波束形成阵列(dba)上的多个天线元件的分布和布置以及其设计和制造。更详细地，本公开的各方面在天线盘上叠加多边形网格。多边形网格包括多个多边形，该多个多边形关于盘的中心对称布置为多边形对。在每个多边形中，天线元件关于多边形的中心点被布置成对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。以这种方式分布天线元件减少了计算波束形成参数所需的计算次数，从而减少了天线在使用时的数字信号处理计算负荷和功耗。

转到附图，图1说明了叠加在用于相控阵天线系统的天线盘10上的多边形网格12。如所图示说明的方面中看到的，天线盘10的形状大致为圆形；然而，本领域普通技术人员将理解，这仅用于说明目的。由于天线盘10的尺寸和/或形状与本公开没有密切关系，因此本文描述的各方面同样适用于具有非圆形尺寸和/或形状的天线盘10。

多边形网格12包括由被组织成对的多个多边形围绕的中心多边形14。每个多边形对包括第一多边形(例如，多边形16a、16c、18a、20a)和关于中心多边形14对称布置的对应的第二多边形(例如，多边形16b、16d、18b、20b)。每个多边形对中的第一多边形16a、16c、18a、20a的尺寸和形状与该多边形对中的它的对应的第二多边形16b、16d、18b、20b在尺寸和形状上基本相同。也就是说，每个多边形对中的第一和第二多边形(例如，16a、16b)是“全等的”。

更详细地，如本文所使用的“全等的”意指两个或更多个多边形(例如，多边形对的多边形)的尺寸和形状(例如，形式)基本相同，使得当彼此叠加时，多边形基本上彼此重合。例如，在图1中，多边形16a与多边形16b配对并位于中心多边形14的径向相对侧。多边形16a具有与多边形16b基本相同的尺寸和形状，并且因此，多边形16a和16b被认为是“全等的”。

通常，给定的第一多边形对(例如，16a、16b，在此统称为16-1)中的第一和第二多边形的尺寸和形状不同于给定的第二多边形对(例如，20a、20b，在此统称为20)中的第一和第二多边形的尺寸和形状。也就是说，不同多边形对的相应第一和第二多边形是“非全等的”。如本文所使用的，术语“非全等的”是指两个或更多个多边形具有不同尺寸或不同形状中的至少一种。

但是，非全等性并非总是如此。在本公开的一些方面，第一多边形对(例如，多边形对16-1)中的第一和第二多边形(例如，16a，16b)的尺寸和形状分别与第二多边形对(例如，多边形16c、16d，在此统称为16-2)中的第一和第二多边形基本全等。也就是说，在某些方面，不仅构成给定多边形对的各个多边形是全等的，而且那些所述(thosesame)多边形也可以与构成第二多边形对的各个多边形是全等的。

如稍后更详细地描述的，本公开的各方面有利地利用该“全等性”特性以减少计算波束形成参数所需的计算负荷以及天线盘10消耗的功率的方式来确定天线盘10上的天线元件的分布图案。例如，本公开的一些方面将首先分析多边形网格12以识别多边形的“代表性集合”。代表性集合中的每个多边形与代表性集合中的所有其他多边形相比，在尺寸和形状上是唯一的。然而，虽然不是必需的，但代表性集合中的每个多边形也可以与不在代表性集合中的一个或更多个其他多边形是全等的。在这些方面中，首先确定构成代表性集合的多边形的每个中的天线元件的分布图案。然后，基于全等性将那些分布图案复制或“克隆”到多边形网格12中的其他多边形。这种克隆是有益的，因为与未克隆多边形网格12中的每个多边形的分布图案相比，需要更少的设计和制造步骤。

图2说明了根据本公开的一个方面的代表性多边形16a中的天线元件22的分布图案d。如图2所示，将多个天线元件22布置成关于中心点c的对称对22-1、22-2、22-3。例如，天线元件22-1是对应的天线元件。因此，天线元件22-2和22-3也是对应的天线元件。每个对称对22-1、22-2、22-3包括第一天线元件和对应的第二天线元件，该第一天线元件和第二天线元件位于与中心点c基本等距的位置。每个对称对22-1、22-2、22-3中的第一和第二天线元件的该物理对称布置意味着第一和第二天线元件被布置成使得它们是彼此的复共轭。例如，在该方面，第一和第二天线元件在多边形网格12的给定多边形中的位置是基于与第一和第二天线元件相关联的波束形成计算中的实数和虚数值。

特别地，给定对称对(例如，对称对22-1)的第一和第二天线元件由具有相等幅度实部和相等幅度但符号相反的虚数的复数定义。例如，如果定义对称对22-1中的第一天线元件的复数表示为2+5i，则对称对22-1的第二天线元件是2+5i的复共轭，其为2-5i。因此，为了找到给定对称对的任何给定第一天线元件的复共轭，本公开的各方面仅仅将虚部的符号从‘+’改变为‘-’(或者，替代性地，从‘-’改变为‘+’)。

在一个方面，通过组合来自多边形网格12内的每个多边形中的天线元件22的信号，保持给定多边形内的对称对(例如多边形16a中的对称对22-1、22-2、22-3)的复共轭关系。例如，在一个方面，使用例如从网络接收的信息或通过使用提供信号的到达时间的真实时间延迟调整的各种已知处理技术(例如，数字信号处理技术)中的任何一种来组合信号。单个真实时间延迟值用于每个多边形内的所有天线元件22。在一个方面，在应用真实时间延迟调整之前或之后，还对来自每个多边形内的天线元件22的信号进行相位调整。

因为分布的天线元件被对称布置为彼此的复共轭，所以本公开的各方面不要求对每个天线元件执行波束形成计算。而是，仅对该对中的天线元件中的一个执行用于确定波束形成参数的计算。一旦针对该天线元件的计算完成，本公开仅需要通过改变虚部的符号来计算天线元件的复共轭，以获得对称对中的另一天线元件的波束形成参数。与为每个天线元件单独执行相同的波束形成计算相比，这种数学运算的计算成本更低(例如，与需要为每个元件单独执行计算的其他波束形成计算技术相比，计算波束形成参数所需的计算更少)。

应当注意，图2中所看到的多边形16a的尺寸和形状以及多边形16a内的天线元件22的对称对的特定分布和定位仅用于说明目的。因此，天线元件22的数量以及天线元件22的对称对的说明的定位也是仅用于说明目的。实际上，结合多边形16a和图2描述的各方面同样适用于多边形网格12中的任何其他多边形。如稍后更详细地描述的，天线元件22的数量以及因此天线元件22的对称对的数量可以根据设计要求而变化。然而，在一些方面，天线元件22的密度在最接近天线盘10的中心处最高。

根据本公开，天线盘10上的天线元件22的特定分布和布置可以在制造天线盘10之前由计算设备确定。然后根据确定的分布图案d构造天线盘10。

特别地，本公开的各方面以分布在天线盘10上的天线元件22的非常密集的阵列开始设计过程。在一个方面，天线元件22的分布是随机的或伪随机的。然后通过应用，例如，泰勒稀疏过程来使天线元件22的阵列稀疏。稀疏过程策略性地消除了天线元件22中的一些以产生具有低旁瓣电平(sll)的辐射图案。例如，在一个方面，天线元件22在稀疏之后的初始分布使得多边形网格12的每个多边形具有大约在40-130个之间的天线元件。然后将多边形网格12叠加在天线盘10上。

一旦应用了稀疏，天线元件22的这种随机或伪随机分布和布置就被天线元件22的新分布和布置所取代，使得多边形网格12的天线元件22的总数量，和多边形网格12的每个多边形中的天线元件22的数量基本相同。然而，“分数”多边形(即，设置在多边形网格12的边缘的那些多边形)中的天线元件22的数量可以基于尺寸成比例地减少。

为了实现这种分布，本公开的一个方面在移除稀疏的阵列之前，重新成形网格12中的多边形中的每个和/或重新调整网格12中的多边形中的每个的尺寸，以确保网格12中的每个多边形包含基本相同数量的天线元件22。然后，一旦移除了稀疏的阵列，在网格12的每个多边形中将天线元件22的新分布布置成对称对。特别地，如前所述，每个对称对的第一和第二天线元件关于多边形的中心点c布置，使得每个对称对的天线元件22是彼此的复共轭。

每个多边形的天线元件22的数量不必精确；然而，每个多边形中的天线元件22的数量应该基于多边形尺寸和全等性而基本相等。例如，在一个方面，每个多边形的天线元件22的数量在每个多边形约50个天线元件和每个多边形约110个天线元件之间。多边形网格12中的较大多边形可以具有比较小多边形或“边缘”多边形更多的天线元件22；然而，具有相似尺寸和形状的多边形具有基本相同数量的天线元件22。具有分布在多边形网格12的每个多边形中的数量基本上不相等的天线元件22可以指示多边形的重新尺寸调整和重新成形被不正确地执行。

无论具体数量和布置如何，天线元件22分布在天线盘10上，使得天线元件22的密度根据距天线盘10的中心的距离而变化。因此，天线盘10上的天线元件22的密度在更靠近天线盘10的中心处最大，并随着距天线盘10中心的距离的增加而减小。在某些方面，网格12中的多边形的尺寸也随着距天线盘10的中心的距离而增加。增大多边形的尺寸允许位于更远离天线盘10的中心的多边形包含与位于网格12上更靠近天线盘10的中心的那些多边形大约相同数量的天线元件。

图3a-图3b说明了具有根据本公开的各方面配置的天线盘10的相控阵天线系统的辐射图案。特别地，图3a的曲线图28中所说明的辐射图案示出了由0.00度处的“尖峰”表示的明显的主波束，其两侧由相对低的sll侧接。因此，在主波束方向上的辐射是高的，而在旁瓣的不希望的方向上的辐射是低的。图3b的曲线图30说明了与图3a的辐射图案相同的辐射图案，但是聚焦在较小的角度(距中心±n度)。然而，无论如何，由图3b中的0.0度处的尖峰表示的主波束是明显的，而主波束两侧上的sll减小。通过额外的滤波，如果需要，可以将sll辐射更大程度地减少，并且在某些情况下，可以有效地消除sll辐射。

图4是说明根据本公开的一个方面的用于确定天线盘10上的多个天线元件22的分布图案d的方法40的流程图。如稍后更详细地看到的，方法40由(例如，执行包括控制应用程序的软件设计工具的)计算设备(例如工作站或基于网络的服务器)实现。

如图4中看到的，方法40开始于在天线盘10上随机或伪随机地分布多个天线元件22。该初始分布提供天线元件22的非常密集的阵列(框42)。一旦进行分布，方法40确定多边形网格12(框44)并将多边形网格12叠加在天线盘10上(框46)。多边形网格12包括多个多边形，该多个多边形布置成多个多边形对。每个多边形对包括关于天线盘10的中心(例如，关于中心多边形14)对称布置的第一和第二全等多边形。然后，方法40将稀疏算法应用于非常密集的阵列，以使天线盘10上的天线元件22的数量稀疏(框48)。如前所述，稀疏过程策略性地消除了阵列中的天线元件22中的一些，使得剩余的天线元件产生具有低旁瓣电平(sll)的辐射图案。

然后，方法40要求改变网格12中的多边形中的一个或更多个的尺寸和/或形状，以在每个多边形中实现天线元件22的预定密度(框50)。尽管根据本公开可能需要或期望任何密度，但是一个方面要求的预定密度为每个多边形的约50-110个之间的天线元件22。如各附图所示，朝向天线盘10的中心的天线元件22比朝向天线盘10的边缘的天线元件22的密度更大。因此，在一个方面，多边形的尺寸随着距天线盘10的中心的距离而增加。增大尺寸允许更靠近天线盘10的边缘的多边形封装与更靠近天线盘的中心的那些多边形数量相同的天线元件22，从而保持每个多边形的天线元件22的预定密度。

一旦多边形网格12中的多边形已经被确定尺寸和成形，方法40就移除天线元件22的当前分布，并用天线元件22的新分布替换该分布(框52)。特别地，多个天线元件22分布在多边形网格12的每个多边形中，使得：

在网格12的每个多边形中新分布的天线元件22的密度基本上保持与预定密度相似；

在每个多边形中将天线元件22布置成关于多边形的中心点c的对称对；和

每个对称对中的第一和第二天线元件22是彼此的复共轭。

如前所述，将天线元件22布置成关于多边形的中心的对称对，其中第一和第二天线元件22是彼此的复共轭，减少了在使用数字信号处理的操作期间计算波束形成参数所需的计算次数。因此，本公开的分布方法有利地减少了在使用天线时的数字信号处理计算负荷和功耗。

一旦已经确定了天线元件22的分布图案d，方法40就为用户生成并输出用于天线元件分布和布置的设计(框54)。在一个方面，设计被输出到显示设备以供用户观看，而在其他方面，设计被存储到存储器设备(例如，数据库)以供稍后在制造过程中使用。例如，在一个方面，由本公开的各方面生成的设计用作用于创建物理天线盘10的模板。

因此，本公开的各方面有利地减少了操作配备有根据本公开配置的天线盘10的系统所需的资源。然而，另外，本公开的各方面还考虑了用于促进这种天线盘10的制造的方法。更具体地，基于网格12中的每个多边形的尺寸和形状，本公开的各方面减少了在确定天线盘10上的天线元件22的分布和布置时考虑的多边形的数量。这样的减少，本公开的各方面确定了天线元件22的新分布图案d，但仅针对减少数量的多边形。一旦针对减少数量的多边形确定新分布，本公开简单地克隆分布图案d，用于多边形网格12中的剩余多边形。因此，确定网格12的每个多边形中的天线元件22的分布和布置所需的处理量大大减少。

如图5中看到的，例如，本公开的一个方面比较多边形网格12中的每个多边形的尺寸和形状。基于该比较的结果，实现该方法的计算设备可以识别多边形的代表性子集60。在图5的方面中，多边形的代表性子集60包括15个多边形，包括中心多边形14。代表性子集60中的每个多边形具有唯一的尺寸和形状。也就是说，代表性子集60中的多边形都不是全等的。然而，除了中心多边形14的可能例外，代表性子集60中的每个多边形与网格12中的至少一个其他多边形(其不包括在代表性子集60中)是全等的。因此，根据本公开的一个方面，计算设备仅需要为代表性子集60中的每个多边形确定天线元件22的分布图案d。一旦确定了子集60中的所有多边形的分布图案d，计算设备就将确定的分布图案d基于全等性克隆到网格12中的剩余多边形。

因此，本公开的各方面有益地利用了以下知识：网格12中的一些多边形的尺寸和形状将与网格12中的其他多边形的尺寸和形状基本相同，以减少天线盘10的制造中的复杂性。也就是说，通过在网格12中识别这种“被唯一地”确定尺寸和成形的多边形，并且通过克隆在这些“唯一”多边形中的天线元件22的分布图案d，本公开的各方面大大减少了必须为作为一个整体的天线盘10确定的图案的数量。进而，图案数量的减少大大减少了制造天线盘10的复杂性。

即使有这样的减少，天线盘10的辐射图案也基本上不会受到不利影响。例如，如图6a-图6b的曲线图62、64中看到的，主瓣(其再次由在0.0度处的“尖峰”表示)的两侧上的旁瓣的辐射图案略高。在各个方面，可以采用合适的滤波来减少或消除旁瓣辐射，从而留下用于主瓣的定向辐射图案。

图7a-图7b是说明根据本公开的一个方面的用于通过减少用于处理的多边形(即，“子阵列”)的数量来确定天线盘10的天线元件22的分布图案d的方法70的流程图。如上所述，方法70由计算设备实现，并输出指定天线盘10的天线元件22的分布和布置的设计，该设计在制造过程中用于构造物理天线盘10。

方法70以类似于方法40的方式的开始。具体地，方法70在天线盘10上随机分布多个天线元件22，并为天线盘10生成多边形网格12(方框72、74)。如前所述，网格12包括多个多边形对，其中每个多边形对包括第一和第二全等多边形(即，具有基本相同的尺寸和形状)。另外，每个多边形对关于网格12的中心多边形14对称布置。然后将多边形网格12叠加在天线盘10上(框76)，然后使天线元件22稀疏(框78)。然后调整多边形中的一个或更多个的形状和/或尺寸以实现天线元件22的预定分布(框80)。然后移除现有的天线元件22的阵列，并减少用于处理的多边形(例如，子阵列)的数量(框82)。

在图7b中说明了供考虑的用于减少多边形的数量的一个过程。如在该方面中看到的，实现方法70的计算设备首先确定多边形的代表性集合60(框84)。该多边形的代表性子集60中的每个多边形与代表性子集60中的所有其他多边形是非全等的。因此，多边形的代表性子集60中的每个多边形具有唯一的尺寸和形状。然而，除了中心多边形14之外，多边形的代表性子集60中的每个多边形与网格12中的至少一个其他多边形(该多边形不包括在多边形的代表性子集60中)是全等的。关于网格12中的多边形之间的全等性的知识允许实现方法70的计算设备确定用于最小数量的多边形(例如，多边形的代表性子集60中的那些多边形)的天线元件分布图案d(框86)，然后将那些确定的图案克隆到网格12中的剩余多边形(框88)。

特别地，对于多边形的代表性子集60中的每个多边形，天线元件22被分布为多个对称对(例如，图2的22-1、22-2、22-3)。每个对称对包括关于多边形的中心点c布置的第一和第二天线元件，并且该第一和第二天线元件是彼此的复共轭。在一个方面，每个对称对中的第一和第二天线元件22与多边形的中心点c等距，如图2所说明的。

一旦确定了多边形的代表性子集60中的每个多边形的图案，方法70就基于全等性将该图案克隆到网格12中的所有其他多边形(框88)。特别地，对于多边形的代表性子集60中的每个单独多边形，方法70将该多边形中的天线元件22的分布和布置克隆到多边形网格12中的不在多边形的代表性子集60中(但与该多边形是全等的)的所有其他多边形。这种克隆无需单独确定多边形网格12中每个多边形的天线元件分布图案d。然后，方法70生成并输出包括新分布的天线元件22的天线盘10的设计，使得可以基于该设计制造天线盘10(框90)。

图8是说明根据本公开的被配置为确定天线盘10上的天线元件22的分布图案d的计算设备100的框图。如图8中看到的，计算设备100包括经由一个或更多个总线通信地耦合到存储器104、用户输入/输出接口106和通信接口108的处理电路102。根据本公开的各个方面，处理电路102包括一个或更多个微处理器、微控制器、硬件电路、离散逻辑电路、硬件寄存器，数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)或其组合。在一个这样的方面中，处理电路102包括能够执行例如，作为机器可读计算机控制程序110存储在存储器104中的软件指令的可编程硬件。更具体地，处理电路102被配置为执行控制程序110以执行前面描述的本公开的各方面。

存储器104包括本领域中已知的或可以开发的任何非暂时性机器可读存储介质，无论是易失性还是非易失性的，包括(但不限于)以下单独地或其任何组合：固态介质(例如，sram、dram、ddram、rom、prom、eprom、闪存、固态硬盘等)，可移动存储设备(例如，安全数字(sd)卡、minisd卡、microsd卡、记忆棒、拇指驱动器、usb闪存驱动器、rom盒、通用存储媒体盘)，固定驱动器(例如，磁性硬盘驱动器)等。如图8所示，存储器104被配置为存储由处理电路102执行的计算机程序产品(例如，控制程序110)以执行本公开的各方面。

用户输入/输出接口106包括被配置为控制计算设备100的输入和输出(i/o)数据路径的电路。i/o数据路径包括用于通过通信网络(未示出)与其他计算机和大容量存储设备交换信号的数据路径和/或用于与用户交换信号的数据路径。在一些方面，用户i/o接口106包括各种用户输入/输出设备，包括但不限于一个或更多个显示设备、键盘或按键、鼠标等。

通信接口108包括被配置为允许计算设备100与一个或更多个远程定位的计算设备传送数据和信息的电路。通常，通信接口108包括以太网卡或专门配置为允许计算设备100通过计算机网络传送数据和信息的其他电路。然而，在本公开的其他方面中，通信接口108包括收发器，该收发器被配置为经由无线网络向另一设备发送和从另一设备接收通信信号。

图9是说明根据本公开的一个方面的根据不同硬件单元和软件模块(例如，作为存储在存储器104上的控制程序110)实现的处理电路102的框图。如图9中看到的，处理电路102实现多边形网格生成器单元/模块112，多边形集合确定单元/模块114，天线元件分布单元/模块116，天线元件稀疏单元/模块118和天线盘设计输出单元/模块120。

多边形网格生成器单元/模块112被配置为生成叠加在天线盘10上的多边形网格12。多边形集合确定单元/模块114还被配置为分析多边形网格12并识别多边形网格12中的多边形的集合，该多边形的集合包括先前描述的多边形的代表性子集60。天线元件分布单元/模块114被配置为确定网格12的每个多边形中的天线元件22的分布图案d。具体地，天线元件分布单元/模块114确定每个多边形中的天线元件22的多个对称对的每个的第一和第二天线元件22，以及那些第一和第二天线元件22的关于多边形的中心点c对称的位置。如前所述，在多边形的数量被减少以便于制造天线盘10的情况下，天线元件分布单元/模块114为代表性子集60中的每个非全等多边形确定天线元件22分布图案d，并且然后基于全等性将那些确定的图案克隆至网格12中的剩余多边形。

天线稀疏单元/模块118被配置为将稀疏算法应用于天线盘10上的天线元件，使得天线元件22在天线盘10上的分布根据距天线盘的中心的距离而变化。天线盘设计输出单元/模块120被配置为为用户输出天线盘10的设计。如前所述，在一些方面，利用由本公开的各方面输出的设计来制造物理天线盘10。

图10是说明根据本公开的一个方面配置的相控阵天线系统122的功能框图。如图10中看到的，如前所述，相控阵天线系统122包括分布在天线盘10上的多个天线元件22。每个天线元件22由发射器124提供相应的馈电电流，其中每个馈电电流通过由控制器128控制的对应的移相器126。

如本领域所公知的，控制器128控制移相器124中的每个从而以电子方式改变馈电电流之间的相位关系。这种改变使得由天线元件22中的一些辐射的无线电波加在一起以增加所需方向上的辐射，同时使由其他天线元件22辐射的无线电波相互抵消，从而抑制在不希望的方向上的辐射。也就是说，如此控制，相控阵天线系统122被配置用于定向辐射。

根据本公开的各方面配置的天线盘10适用于与任何数量的不同设备相关联的相控阵天线系统122。图11说明了这样的设备，包括但不限于飞机130、旋翼机132、卫星(或其他地外交通工具)134、雷达设施136、蜂窝电话138、船140等。

本公开的各方面还包括如本文所述的各种方法和过程，其使用各种硬件配置来实现，该硬件配置以与上面给出的广泛描述在某些细节上变化的方式进行配置。例如，取决于例如各种方法的设计和成本权衡和/或系统级要求，可以使用专用硬件而不是用程序指令配置的微处理器来实现上面讨论的处理功能中的一个或更多个。

此外，本公开包括根据以下实施例的实施例：

实施例1.一种相控阵天线系统，包括：

天线盘；

根据包括多个多边形对的多边形网格分布在天线盘上的多个天线元件；

其中每个多边形对包括关于天线盘的中心对称布置的第一和第二多边形；以及

其中，每个多边形对的每个多边形中的多个天线元件关于多边形的中心点布置成对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

实施例2.根据实施例1所述的相控阵天线系统，其中多个天线元件包括稀疏的天线阵列，并且其中天线盘上的多个天线元件的密度根据距天线盘的中心的距离而变化。

实施例3.根据实施例2所述的相控阵天线系统，其中天线盘上的多个天线元件的密度随着距天线盘的中心的距离的增加而减小。

实施例4.根据任一前述实施例所述的相控阵天线系统，其中每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状是相同的。

实施例5.根据实施例4所述的相控阵天线系统，其中第一多边形对的第一和第二多边形不同于第二多边形对的第一和第二多边形。

实施例6.根据实施例5所述的相控阵天线系统，其中第一多边形对的第一多边形和第二多边形对的第一多边形具有不同的尺寸。

实施例7.根据实施例5所述的相控阵天线系统，其中第一多边形对的第一多边形和第二多边形对的第一多边形具有不同的形状。

实施例8.根据任一前述实施例所述的相控阵天线系统，其中第一多边形对的第一和第二多边形与第二多边形对的第一和第二多边形分别具有相同的尺寸和形状。

实施例9.根据实施例8所述的相控阵天线系统，其中第一多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案与第二多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案相同。

实施例10.根据任一前述实施例所述的相控阵天线系统，其中每个多边形对的第一和第二多边形中的天线元件的分布是每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状的函数。

实施例11.一种确定相控阵天线系统的天线元件的分布的方法，该方法包括：

根据多边形网格在天线盘上分布多个天线元件，该多边形网格包括关于天线盘的中心对称布置成多边形对的多个多边形；并且

其中，分布多个天线元件包括，对于每个多边形对中的每个多边形，将多个天线元件布置成关于多边形的中心点的对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

实施例12.根据实施例11所述的方法，其中天线元件的每个对称对包括第一和第二天线元件，并且其中在每个多边形中将多个天线元件布置成对称对包括从中心点基本上等距地布置每个对称对的第一和第二天线元件。

实施例13.根据任一前述实施例所述的方法，进一步包括使多个天线元件稀疏，使得天线盘上的多个天线元件的密度根据距天线盘的中心的距离而变化。

实施例14.根据实施例13所述的方法，其中天线盘上的多个天线元件的密度随着距天线盘的中心的距离的增加而减小。

实施例15.根据任一前述实施例所述的方法，其中每个多边形对包括第一多边形和第二多边形，并且其中每个多边形对的第一和第二多边形是全等的。

实施例16.根据实施例15所述的方法，其中第一多边形对的第一和第二多边形与第二多边形对的第一和第二多边形是非全等的。

实施例17.根据实施例16所述的方法，其中第一多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案不同于第二多边形对的第一多边形中的天线元件的分布图案。

实施例18.根据任一前述实施例所述的方法，进一步包括确定多边形网格中的多边形对的一个或更多个集合，其中每个集合中的每个多边形对的第一和第二多边形的尺寸和形状分别是全等的。

实施例19.根据实施例18所述的方法，其中分布多个天线元件包括分别以相同的图案将天线元件分布在每个多边形对的第一多边形中，并且分布在每个多边形对的第二多边形中。

实施例20.一种存储用于控制可编程计算设备的计算机程序产品的非暂时性计算机可读介质，该计算机程序产品包括软件指令，当由可编程计算设备的处理电路执行时，该软件指令使得处理电路：

根据多边形网格确定天线盘上的多个天线元件的分布，多边形网格包括关于天线盘的中心对称布置成多边形对的多个多边形；和

在天线盘上分布多个天线元件，其中为了分布多个天线元件，当由处理电路执行时，软件指令使得处理电路对于每个多边形对中的每个多边形，将多个天线元件关于多边形的中心点布置成对称对，使得每个对称对的天线元件是彼此的复共轭。

前面的描述和附图表示本文教导的方法和装置的非限制性示例。这样，本公开的各方面不受前述描述和附图的限制。相反，本公开的各方面仅受随附权利要求及其法律等同物的限制。