АНТЕННЫЙ БЛОК С УПРАВЛЯЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЛИНЗУ

1. Антенный блок (118) с управляемой диаграммой направленности для приема множества падающих радиочастотных сигналов (230) под множеством углов (232) падения, содержащий:
- приблизительно сферическую диэлектрическую линзу (218), имеющую
переднюю поверхность (226) и
заднюю поверхность (228) и выполненную с возможностью приема и фокусировки указанного множества падающих радиочастотных сигналов для создания множества сфокусированных радиочастотных сигналов на множестве фокальных точек приблизительно вдоль указанной задней поверхности сферической диэлектрической линзы, причем указанное множество фокальных точек находятся в местах, расположенных вдоль задней поверхности сферической диэлектрической линзы, которые соответствуют указанному множеству углов падения указанного множества падающих радиочастотных сигналов,
апертурный блок (220) волноводов, расположенный возле задней поверхности сферической диэлектрической линзы с возможностью связи с указанной задней поверхностью посредством сигналов и выполненный с возможностью приема указанного множества сфокусированных радиочастотных сигналов,
- апертурную матрицу (222) переключателей, имеющую связь посредством сигналов с апертурным блоком волноводов и выполненную с возможностью электронного управления лучом (114) диаграммы направленности, созданной антенным блоком с управляемой диаграммой направленности, причем апертурная матрица переключателей выполнена с возможностью переключения между указанным множеством сфокусированных радиочастотных сигналов на основании электронного управления лучом, а антенный блок также содержит
- радиальный объединитель (224) апертур, имеющий связь посредством сигналов с апертурной матрицей переключателей и выполненный с возможностью создания принимаемого радиочастотного сигнала из указанного множества сфокусированных радиочастотных сигналов.
2. Антенный блок по п. 1, в котором сферическая диэлектрическая линза имеет по меньшей мере одно из следующего:
форму, которая представляет собой приблизительно сферу или сплюснутый сфероид,
сферическое отклонение, которое меньше приблизительно 0,01 длины волны рабочей радиочастоты антенного блока с управляемой диаграммой направленности,
диаметр приблизительно 152,4 мм,
диэлектрическую постоянную приблизительно между 2 и 5, и
градиент показателя преломления, радиально уменьшающегося от центра сферической диэлектрической линзы.
3. Антенный блок по п. 2, в котором сферическая диэлектрическая линза образована из материала, выбранного из группы, состоящей из следующего: термореактивная пластмасса, поликарбонат, сшитый сополимер полистирола и политетрафторэтилен.
4. Антенный блок по п. 2, в котором сферическая диэлектрическая линза представляет собой линзу Люнеберга.
5. Антенный блок по п. 1, в котором апертурный блок (200) волноводов содержит:
вогнутую внутреннюю поверхность (238), расположенную возле задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218), и
конформную апертурную антенную решетку (304), расположенную вдоль вогнутой внутренней поверхности (238),
причем конформная апертурная антенная решетка (304) имеет связь посредством сигналов с задней поверхностью (228) сферической диэлектрической линзы (218) и содержит множество апертурных элементов (306(1), 306(2), 306(3), 306(4), 306(5), 306(6) и 306(7)).
6. Антенный блок по п. 5, в котором апертурный блок (200) волноводов содержит множество волноводов (312), имеющих связь посредством сигналов с конформной апертурной антенной решеткой (304),
причем каждый волновод (314(1)-314(7)) из указанного множества волноводов (312) имеет апертуру волновода, имеющую связь посредством сигналов с конформной апертурной антенной решеткой (304),
а апертура каждого волновода (314(1)-314(7)) из указанного множества волноводов (312) соответствует апертурному элементу (306(1)-306(7)) из указанного множества апертурных элементов конформной апертурной антенной решетки (304).
7. Антенный блок по п. 6, в котором
каждый апертурный элемент конформной апертурной антенной решетки представляет собой эллиптическую апертуру, а
апертура каждого волновода из указанного множества волноводов представляет собой соответствующую эллиптическую апертуру.
8. Антенный блок по п. 7, в котором
каждый эллиптический апертурный элемент конформной апертурной антенной решетки представляет собой круглую апертуру, а
эллиптическая апертура каждого волновода из указанного множества волноводов представляет собой соответствующую круглую апертуру.
9. Антенный блок по п. 8, в котором указанное множество волноводов (312) содержит подмножество волноводов, причем каждый волновод из указанного подмножества волноводов имеет:
длину (900) волновода,
направленный переход (904) волновода и
переход (906) волновода от круглой апертуры в прямоугольный волновод.
10. Антенный блок по п. 9, в котором сферическая диэлектрическая линза имеет центр (604),
причем каждый волновод (314(1)-314(7)) из указанного множества волноводов (312) также содержит порт (316(1)-316(7)) ввода-вывода,
каждая апертура волновода выровнена с центром сферической диэлектрической линзы, а
каждый порт ввода-вывода волновода выровнен с другими портами ввода-вывода волновода и имеет связь посредством сигналов с апертурной матрицей переключателей.
11. Антенный блок по п. 10, в котором каждый волновод представляет собой твердотельный волновод.
12. Антенный блок по п. 10, в котором апертурная матрица переключателей содержит множество выборочно активируемых переключателей (1000(1), 1000(2), 1000(3) и 1000(N)),
причем каждый выборочно активируемый переключатель (1000(1), 1000(2), 1000(3) и 1000(N)) из указанного множества выборочно активируемых переключателей (1000(1), 1000(2), 1000(3) и 1000(N)) имеет связь посредством сигналов с соответствующим волноводом (314(1), 314(2), 314(3), 314(4), 314(5), 314(6) и 314(7)) из указанного множества волноводов (312) апертурного блока (200) волноводов и радиальным объединителем (224) апертур, а
каждый выборочно активируемый переключатель (1000(1), 1000(2), 1000(3) и 1000(N)) выполнен с возможностью передачи или блокировки выходного сигнала волновода 314(1), 314(2), 314(3), 314(4), 314(5), 314(6) и 314(7)) соответствующего порта (316(1), 316(2), 316(3), 316(4), 316(5), 316(6) и 316(7)) ввода-вывода в радиальный объединитель (224) апертур.
13. Антенный блок по п. 12, в котором каждый выборочно активируемый переключатель содержит переключающее устройство, выбранное из группы, состоящей из следующего: PIN-диод, защелкивающийся ферритовый переключатель, жидкокристаллический затвор, коаксиальный переключатель волновода и радиочастотный изолятор.
14. Антенный блок по п. 13, дополнительно содержащий шаговый двигатель (1200), функционально соединенный с апертурным блоком (200) волноводов и выполненный с возможностью выборочного поворота апертурного блока волноводов и сферической диэлектрической линзы на основании управляющего сигнала от контроллера (202).
15. Антенный блок по п. 14, в котором радиальный объединитель апертур представляет собой радиальный объединитель, имеющий связь посредством сигналов с каждым выходным портом волновода,
причем радиальный объединитель апертур выполнен с возможностью создания принимаемого радиочастотного сигнала с левой круговой поляризацией или правой круговой поляризацией.
16. Антенный блок по п. 1, в котором антенный блок с управляемой диаграммой направленности представляет собой взаимное устройство,
причем сферическая диэлектрическая линза выполнена с возможностью создания передаваемого радиочастотного сигнал из принимаемого входного радиочастотного сигнала в радиальном объединителе апертур,
передаваемый радиочастотный сигнал содержит передаваемый луч диаграммы направленности, а
апертурная матрица переключателей выполнена с возможностью электронного управления передаваемым лучом.
17. Антенный блок по п. 1, дополнительно содержащий обтекатель (800), расположенный возле передней поверхности (226) сферической диэлектрической линзы (218).
18. Пользовательский терминал (100), содержащий:
- антенный блок (118) с управляемой диаграммой направленности, выполненный с возможностью приема множества падающих радиочастотных сигналов (230) под множеством углов (232) падения и содержащий:
приблизительно сферическую диэлектрическую линзу (218), имеющую:
переднюю поверхность (226) и
заднюю поверхность (228),
причем сферическая диэлектрическая линза (218) выполнена с возможностью приема и фокусировки указанного множества падающих радиочастотных сигналов (230) для создания множества сфокусированных радиочастотных сигналов на множестве фокальных точек приблизительно вдоль задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218), и
указанное множество фокальных точек находятся в местах, расположенных вдоль задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218), которые соответствуют указанному множеству углов (232) падения указанного множества падающих радиочастотных сигналов (230),
- апертурный блок (220) волноводов, расположенный возле задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218) с возможностью связи с указанной задней поверхностью посредством сигналов и выполненный с возможностью приема указанного множества сфокусированных радиочастотных сигналов,
- апертурную матрицу (222) переключателей, имеющую связь посредством сигналов с апертурным блоком (200) волноводов,
причем апертурная матрица (222) переключателей выполнена с возможностью электронного управления лучом (114) диаграммы направленности, созданной антенным блоком (118) с управляемой диаграммой направленности, и с возможностью переключения между указанным множеством сфокусированных радиочастотных сигналов на основании электронного управления лучом (114),
- радиальный объединитель (224) апертур, имеющий связь посредством сигналов с апертурной матрицей (222) переключателей и выполненный с возможностью создания принимаемого радиочастотного сигнала из указанного множества сфокусированных радиочастотных сигналов,
- радиочастотный модем (200), имеющий связь посредством сигналов с антенным блоком (118) с управляемой диаграммой направленности и выполненный с возможностью приема радиочастотного сигнала и демодуляции принятого радиочастотного сигнала для создания принимаемого сигнала (248) основной полосы частот, и
- контроллер (202), имеющий связь посредством сигналов с антенным блоком (118) с управляемой диаграммой направленности и радиочастотным модемом (200) и выполненный с возможностью управления радиочастотным модемом (200) и апертурной матрицей (222) переключателей для электронного управления лучом (114).
19. Способ приема множества падающих радиочастотных сигналов (230) под множеством углов падения с помощью антенного блока (118) с управляемой диаграммой направленности, включающий:
прием (1302) указанного множества падающих радиочастотных сигналов (230) на передней поверхности (226) приблизительно сферической диэлектрической линзы (218),
фокусировку (1304) принятого множества падающих радиочастотных сигналов (230) для создания множества сфокусированных радиочастотных сигналов на множестве фокальных точек приблизительно вдоль задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218), причем указанное множество фокальных точек находятся в местах, расположенных вдоль задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218), которые соответствуют указанному множеству углов (232) падения указанного множества падающих радиочастотных сигналов (230),
прием (1306) указанного множества сфокусированных радиочастотных сигналов в апертурном блоке (220) волноводов, расположенном возле задней поверхности (228) сферической диэлектрической линзы (218),
переключение (1308) между указанным множеством сфокусированных радиочастотных сигналов на основании электронного управления лучом (114) диаграммы направленности, созданной антенным блоком (118) с управляемой диаграммой направленности, и
объединение (1310) множества переключенных сфокусированных радиочастотных сигналов для создания принимаемого радиочастотного сигнала с помощью радиального объединителя (224) апертур.
20. Способ по п. 19, согласно которому переключение включает проведение или блокировку множества выходных сигналов, проходящих от соответствующего множества выходных портов волновода апертурного блока волноводов в радиальный объединитель апертур.