СИСТЕМА ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, ИМЕЮЩАЯ МОДУЛЬНУЮ АРХИТЕКТУРУ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА

1. Система (100) фазированной антенной решетки, содержащая:
- множество подрешеток (104) радиочастотных (РЧ) мозаичных элементов, расположенных в определенном порядке с образованием РЧ апертуры (106),
при этом каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов содержит множество РЧ элементов (112), каждый из которых выполнен с возможностью раздельного управления для управления радиолучом (114, 116), создаваемым РЧ элементом (112), или для отслеживания радиолуча (114, 116), принимаемого РЧ элементом (112);
- антенный контроллер (124), выполненный с возможностью обработки данных, для управления одним или более радиолучами или для отслеживания одного или более радиолучей посредством указанного множества РЧ элементов,
при этом антенный контроллер содержит множество конечных автоматов (128а, 128b) апертуры и
конечный автомат апертуры связан с каждой подрешеткой РЧ мозаичных элементов для управления работой соответствующей подрешетки РЧ мозаичных элементов; и
- множество шин (130) для РЧ мозаичных элементов,
причем одна шина для РЧ мозаичных элементов функционально соединяет каждый конечный автомат (128а, 128b) апертуры с соответствующей подрешеткой (104) РЧ мозаичных элементов.
2. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 1, в которой антенный контроллер (124) дополнительно содержит блок (126) управления антенной, выполненный с возможностью приема данных для управления одним или более радиолучами (114, 116) или для отслеживания одного или более радиолучей и с возможностью передачи данных состояния и управления и информации об ориентации лучей на один из конечных автоматов (128а, 128b) апертуры при выборе РЧ элементов (112) подрешетки (104) РЧ мозаичных элементов, связанной с указанным одним конечным автоматом (128а, 128b) апертуры, для использования при управлении указанными одним или более радиолучами (114, 116) или при отслеживании указанных одного или более радиолучей.
3. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 2, в которой каждый конечный автомат (128, 200) апертуры выполнен с возможностью обработки данных о фазе РЧ элемента для соответствующей подрешетки РЧ мозаичных элементов с использованием информации (214) об ориентации лучей и данных (602) о фазовой компенсации РЧ элемента, причем
данные о фазе РЧ элемента обеспечивают для соответствующей подрешетки РЧ мозаичных элементов возможность управления указанными одним или более радиолучами или их отслеживания, а
указанное множество конечных автоматов апертуры обеспечивает одновременную обработку данных о фазе подрешетки РЧ мозаичных элементов исходя из решения по управлению или отслеживанию для загрузки данных о фазе РЧ элемента в соответствующие подрешетки РЧ мозаичных элементов.
4. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 2, в которой каждый конечный автомат (128, 200) апертуры содержит:
- компенсационную таблицу (210) для РЧ элементов, выполненную с возможностью приема информации от блока (126) управления антенной для использования при определении решения по управлению или отслеживанию и выполненную с возможностью определения компенсационных данных РЧ элемента на основе этой информации;
- конвейер (212) для вычисления истинной временной задержки и фазы для получения многолучевой диаграммы направленности мозаичного элемента, выполненный с возможностью приема компенсационных данных РЧ элемента из компенсационной таблицы для РЧ элементов и информации об ориентации лучей от блока управления антенной, причем
конвейер для вычисления истинной временной задержки и фазы для получения многолучевой диаграммы направленности мозаичного элемента выполнен с возможностью определения задержки для каждого РЧ элемента соответствующей подрешетки РЧ элементов на основе информации о компенсации РЧ элемента и информации об ориентации лучей; и
- интерфейс (216) физического уровня (PHY) мозаичного элемента, соединяющий конвейер для вычисления истинной временной задержки и фазы для получения многолучевой диаграммы направленности мозаичного элемента с соответствующей шиной для РЧ мозаичных элементов.
5. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 4, в которой каждый конечный автомат (128, 200) апертуры дополнительно содержит:
- модуль (218) прямой записи и выдачи команд в мозаичные элементы, выполненный с возможностью приема от блока (126) управления антенной команд для мозаичных элементов и записи информации в пространство (204) прямого доступа к памяти для записи на мозаичные элементы,
при этом модуль прямой записи и выдачи команд в мозаичные элементы соединен с интерфейсом (216) физического уровня мозаичного элемента для отправки команд для мозаичных элементов и записи информации в соответствующую подрешетку (104) РЧ мозаичных элементов через соответствующую шину (130) для РЧ мозаичных элементов; и
- модуль (220) обратного считывания и состояния мозаичного элемента для приема информации об обратном считывании и состоянии от соответствующей подрешетки (104) РЧ мозаичных элементов через соответствующую шину (130) для РЧ мозаичных элементов,
причем модуль (220) обратного считывания и состояния мозаичного элемента соединен с интерфейсом (216) физического уровня мозаичного элемента.
6. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 1, в которой конечный автомат (128, 200) апертуры и соответствующая шина для РЧ мозаичных элементов обеспечивают прямой доступ к памяти от блока управления антенной антенного контроллера к соответствующей подрешетке РЧ мозаичных элементов.
7. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 1, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов содержит соединитель (300) для мозаичных элементов, содержащий:
- соединение (302) шины для РЧ мозаичных элементов, содержащее порт (304) ввода/вывода данных для мозаичных элементов и порт (306) входных синхроимпульсов для мозаичных элементов;
- порт (312) для РЧ сигналов, выполненный с возможностью приема РЧ сигналов от подрешетки РЧ мозаичных элементов и передачи РЧ сигналов на подрешетку РЧ мозаичных элементов, и
- порт (316) возврата и питания для РЧ мозаичных элементов, выполненный с возможностью обеспечения подачи электрического питания в подрешетку РЧ мозаичных элементов.
8. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 7, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов дополнительно содержит:
- интегральную схему (120) управления мозаичными элементами;
- линию (308) ввода/вывода данных для мозаичных элементов, которая соединяет интегральную схему управления мозаичными элементами с соответствующей шиной (130) для РЧ мозаичных элементов через соединитель (300) для мозаичных элементов; и
- линию (310) синхроимпульсов для мозаичных элементов, которая соединяет интегральную схему (120) управления мозаичными элементами с шиной (130) для РЧ мозаичных элементов через соединитель (300) для мозаичных элементов,
причем интегральная схема (120) управления мозаичными элементами выполнена с возможностью индивидуального управления указанным множеством РЧ элементов (112) при приеме данных от антенного контроллера (124) по шине (130) для РЧ мозаичных элементов.
9. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 8, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов содержит множество РЧ интегральных схем (118), каждая из которых функционально соединена с одним, двумя или четырьмя РЧ элементами (112) для управления работой функционально подсоединенного РЧ элемента или функционально подсоединенных РЧ элементов (112).
10. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 9, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов имеет заданную форму, а
указанное множество РЧ интегральных схем (118) расположено в квадрантах (412) на подрешетке (104) РЧ мозаичных элементов, и
каждый квадрант РЧ интегральных схем функционально соединен с интегральной схемой управления мозаичными элементами посредством матрицы (414) последовательной шины данных и синхронизации, которая ограничивает количество соединительных контактов на каждой РЧ интегральной схеме до четырех.
11. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 10, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов содержит по меньшей мере одну схему (416) истинной временной задержки на радиолуч (114, 116).
12. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 11, в которой РЧ интегральные схемы (118) и схема (416) истинной временной задержки соединены в качестве подчиненных компонентов, работающих через общую линию связи, со специализированной интегральной схемой управления мозаичными элементами в качестве главного компонента.
13. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 8, в которой каждая подрешетка (104) РЧ мозаичных элементов содержит устройство (422) для хранения конфигурации, которое хранит данные, содержащие информацию о калибровке и конфигурации, которая является уникальной для данной подрешетки РЧ мозаичных элементов.
14. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 13, в которой
указанное множество РЧ элементов (112) конкретной подрешетки (104) РЧ мозаичных элементов откалибровано по фазе друг с другом для поддержки взаимосвязанной работы лучей, а
информация о калибровке, сохраненная в устройстве (422) для хранения конфигурации, обеспечивает возможность замены подрешетки РЧ мозаичных элементов без повторной калибровки системы (100) фазированной антенной решетки.
15. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 1, в которой антенный контроллер (124) и РЧ подрешетки (104) выполнены с возможностью обеспечения обновлений радиолуча с временем цикла приблизительно 2 миллисекунды или менее и возможностью обеспечения рабочих характеристик при управлении радиолучом или отслеживании радиолуча для угловых скоростей транспортных средств больше, чем приблизительно 60 градусов в секунду.
16. Система (100) фазированной антенной решетки, содержащая:
- множество подрешеток (104) радиочастотных (РЧ) мозаичных элементов, расположенных в определенном порядке с образованием РЧ апертуры (106), при этом каждая подрешетка РЧ мозаичных элементов содержит:
множество РЧ элементов (112), каждый из которых выполнен с возможностью раздельного управления для управления радиолучом или для отслеживания радиолуча;
интегральную схему (120) управления мозаичными элементами, выполненную с возможностью индивидуального управления указанным множеством РЧ элементов (112);
матрицу (414) последовательной шины данных и синхронизации, функционально соединяющую указанное множество РЧ элементов с интегральной схемой управления мозаичными элементами;
- антенный контроллер (124), выполненный с возможностью обработки данных, для управления одним или более радиолучами, создаваемыми указанным множеством РЧ элементов, или для отслеживания одного или более радиолучей, принимаемых указанным множеством РЧ элементов; и
- множество шин (130) для РЧ мозаичных элементов, причем одна шина (130) для РЧ мозаичных элементов связана с каждой подрешеткой (104) РЧ мозаичных элементов, которая функционально соединяет соответствующую подрешетку (104) РЧ мозаичных элементов с антенным контроллером (124).
17. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 16, в которой антенный контроллер (124) содержит множество конечных автоматов (128а, 128b, 200) апертуры, причем
конечный автомат апертуры связан с каждой подрешеткой (104) РЧ мозаичных элементов для управления работой соответствующей подрешетки (104) РЧ мозаичных элементов, а
указанная одна шина (130) для РЧ мозаичных элементов функционально соединяет каждый конечный автомат (128а, 128b, 200) апертуры с соответствующей подрешеткой (104) РЧ мозаичных элементов.
18. Система (100) фазированной антенной решетки по п. 16, в которой каждая подрешетка РЧ мозаичных элементов содержит устройство (422) для хранения конфигурации, которое хранит данные, содержащие информацию о калибровке и конфигурации, являющуюся уникальной для каждой подрешетки РЧ мозаичных элементов.
19. Способ (700) управления системой фазированной антенной решетки и мониторинга такой системы, включающий:
- прием (702) данных для использования при управлении радиолучом или при отслеживании радиолуча;
- одновременную и раздельную обработку (704) данных для предоставления уникальных данных управления в каждую подрешетку РЧ мозаичных элементов из множества подрешеток РЧ мозаичных элементов,
при этом каждая подрешетка РЧ мозаичных элементов содержит множество РЧ элементов, каждый из которых выполнен с возможностью раздельного управления для управления радиолучом, создаваемым РЧ элементом, или для отслеживания радиолуча, принимаемого РЧ элементом, на основе уникальных данных управления, и
- передачу (706) каждых уникальных данных управления на соответствующую подрешетку РЧ мозаичных элементов по одной шине из множества шин для РЧ мозаичных элементов,
причем одна шина из указанного множества шин для РЧ мозаичных элементов связана с каждой подрешеткой РЧ мозаичных элементов из указанного множества подрешеток РЧ мозаичных элементов.
20. Способ по п. 19, также включающий:
- обработку (708) уникальных данных управления посредством интегральной схемы управления мозаичными элементами подрешетки РЧ мозаичных элементов для обеспечения информации индивидуального управления, соответствующей каждому РЧ элементу подрешетки РЧ мозаичных элементов и
- передачу (710) информации индивидуального управления на РЧ интегральную схему, связанную с каждым РЧ элементом и использующую информацию индивидуального управления для управления соответствующим РЧ элементом для управления радиолучом или для отслеживания радиолуча.