BR102016015481B1

BR102016015481B1 - METHOD FOR PROCESSING DATA FROM AN ARRAY OF ANTENNA AND COMMUNICATIONS SATELLITE

Info

Publication number: BR102016015481B1
Application number: BR102016015481-2A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey Matthew Jesiolowski; Gregory Clayton Busche; Lindsay E. Krejcarek; Murat E. Veysoglu
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2024-06-18

Abstract

MÉTODO PARA PROCESSAR DADOS PROVENIENTES DE UMA MATRIZ DE ANTENAS, E, SATÉLITE DE COMUNICAÇÕES Um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210 212, 214 e 216) distribuídos sobre lados opostos de um ponto central (604) é descrito. O método inclui determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento (216) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216). O primeiro elemento (216) é localizado sobre um primeiro lado do ponto central (604) da matriz de antenas. O método inclui aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal. O segundo sinal é associado com o feixe e um segundo elemento (202) da pluralidade de elementos (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216). O segundo elemento (202) é localizado sobre um segundo lado do ponto central (604) da matriz de antenas (200) substancialmente uma mesma distância afastada do ponto central (604) que o primeiro elemento (216).METHOD FOR PROCESSING DATA FROM AN ARRAY OF ANTENNA AND COMMUNICATIONS SATELLITE opposite sides of a central point (604) is described. The method includes determining an adjustment for a first signal associated with a beam and a first element (216) of the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216). The first element (216) is located on a first side of the center point (604) of the antenna array. The method includes applying the determined adjustment to the first signal and applying the determined adjustment to a second signal. The second signal is associated with the beam and a second element (202) of the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216). The second element (202) is located on a second side of the center point (604) of the antenna array (200) substantially the same distance away from the center point (604) as the first element (216).

Description

FUNDAMENTALS

[001] A presente invenção se refere geralmente a formação de feixe analógico e mais particularmente a sistemas e métodos de formação de feixe analógico para antenas de matriz em fase de radiação direta.[001] The present invention generally relates to analog beamforming and more particularly to analog beamforming systems and methods for direct radiating phased array antennas.

[002] Sistemas de comunicações, tais como satélites, às vezes usam antenas multi-feixe, tais como antenas de matriz em fase. Antenas de matriz em fase tipicamente incluem múltiplos elementos de radiação, elemento e circuitos de controle de sinal, uma rede de distribuição de sinal, uma fonte de potência e uma estrutura de suporte mecânica. A integração destes componentes pode ser demorada, pode ser intensiva em temos de peso (pesada) e pode ocupar espaço excessivo.[002] Communications systems, such as satellites, sometimes use multi-beam antennas, such as phased array antennas. Phased array antennas typically include multiple radiation elements, signal control element and circuitry, a signal distribution network, a power source, and a mechanical support structure. The integration of these components can be time-consuming, can be weight-intensive (heavy) and can take up excessive space.

[003] Alguns sistemas de antena multi-feixe em matriz em fase incluem múltiplas entradas de RF, que são referidas como elementos. Cada elemento tem uma única antena de entrada para capturar ou irradiar energia de RF seguida por um amplificador. O sinal de entrada recebido é dividido em N sinais que correspondem a um número N de feixes resultantes depois da amplificação. Depois de divisão, um formador de feixe aplica ponderação de amplitude e fase a cada canal de cada elemento. Para uma matriz de M elementos e N feixes, há são M vezes N trajetos de formação de feixe. A energia de sinal proveniente de cada feixe e cada elemento é combinada em um combinador de potência, que tem um número N de camadas. Para M elementos e N feixes, uma quantidade de N, M para um, combinadores é requerida.[003] Some phased array multi-beam antenna systems include multiple RF inputs, which are referred to as elements. Each element has a single input antenna to capture or radiate RF energy followed by an amplifier. The received input signal is divided into N signals that correspond to N number of resulting beams after amplification. After splitting, a beamformer applies amplitude and phase weighting to each channel of each element. For an array of M elements and N beams, there are M times N beamforming paths. The signal energy coming from each beam and each element is combined in a power combiner, which has N number of layers. For M elements and N beams, an amount of N, M to one, combiners is required.

[004] O grande número de defasadores, somadores, multiplicadores e componentes relacionados usados em alguns sistemas conhecidos resulta em um sistema de comunicação significantemente pesado e grande. Ademais, a complexidade de tais sistemas frequentemente resulta em exigências complexas de montagem e interconexão.[004] The large number of phase shifters, adders, multipliers and related components used in some known systems results in a significantly heavy and large communication system. Furthermore, the complexity of such systems often results in complex assembly and interconnection requirements.

BRIEF DESCRIPTION

[005] Em um aspecto, um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central é descrito. O método inclui determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento da pluralidade de elementos. O primeiro elemento é localizado sobre um primeiro lado do ponto central da matriz de antenas O método inclui aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos. O segundo elemento é localizado sobre um segundo lado do ponto central da matriz de antenas substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento.[005] In one aspect, a method for processing data from an antenna array including a plurality of elements distributed on opposite sides of a central point is described. The method includes determining an adjustment for a first signal associated with a beam and a first element of the plurality of elements. The first element is located on a first side of the center point of the antenna array. The method includes applying the determined adjustment to the first signal and applying the determined adjustment to a second signal associated with the beam and a second element of the plurality of elements. The second element is located on a second side of the center point of the antenna array at substantially the same distance from the center point as the first element.

[006] Em um outro aspecto, um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas bidimensional, incluindo uma pluralidade elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão, inclui processar um conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois de processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.[006] In another aspect, a method for processing data from a two-dimensional antenna array, including a plurality of elements arranged in a first dimension and a second dimension, includes processing a set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension. and processing the set of signals in the second dimension after processing the set of signals in the first dimension.

[007] Em um outro aspecto, um satélite de comunicações inclui uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade de elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão e um sistema comunicativamente acoplado à pluralidade de elementos e configurado para realizar formação de feixe de sinais. O sistema é configurado para processar um conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois de processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.[007] In another aspect, a communications satellite includes a two-dimensional antenna array including a plurality of elements arranged in a first dimension and a second dimension and a system communicatively coupled to the plurality of elements and configured to perform signal beamforming. . The system is configured to process a set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension and process the set of signals in the second dimension after processing the set of signals in the first dimension.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[008] A figura 1 é um diagrama de bloco simplificado de um exemplo de ambiente incluindo um satélite de comunicações e múltiplas fontes de comunicações.[008] Figure 1 is a simplified block diagram of an example environment including a communications satellite and multiple communications sources.

[009] A figura 2 é um diagrama de bloco de componentes do satélite de comunicações da figura 1.[009] Figure 2 is a block diagram of components of the communications satellite of Figure 1.

[0010] A figura 3 é um diagrama de bloco de elementos de antena em uma antena em matriz em fase do satélite da figura 1.[0010] Figure 3 is a block diagram of antenna elements in a phased array antenna of the satellite of Figure 1.

[0011] A figura 4 é um diagrama de bloco de um exemplo de dispositivo de computação que pode ser incluído no em satélite de comunicações da figura 1.[0011] Figure 4 is a block diagram of an example of a computing device that can be included in the communications satellite of Figure 1.

[0012] A figura 5 é um fluxograma de alto nível de um processo para processar dados provenientes de uma matriz de antenas que pode ser implementado pelo satélite de comunicações da figura 1.[0012] Figure 5 is a high-level flowchart of a process for processing data from an antenna array that can be implemented by the communications satellite of Figure 1.

[0013] A figura 6 é um diagrama de uma coluna da antena mostrada na figura 3 e uma direção de deslocamento de onda plana para um feixe incidente sobre antena.[0013] Figure 6 is a diagram of an antenna column shown in Figure 3 and a plane wave displacement direction for a beam incident on the antenna.

[0014] A figura 7 é um diagrama de uma porção do satélite mostrado na figura 1 mostrando aplicação de coeficientes de ponderação a sinais de acordo com o processo da figura 5.[0014] Figure 7 is a diagram of a portion of the satellite shown in Figure 1 showing application of weighting coefficients to signals according to the process of Figure 5.

[0015] A figura 8 é um fluxograma de alto nível de um outro processo para processar dados provenientes de uma matriz de antenas que pode ser implementado pelo satélite de comunicações de figura 1.[0015] Figure 8 is a high-level flowchart of another process for processing data from an antenna array that can be implemented by the communications satellite of Figure 1.

[0016] As figuras 9A-9C são diagramas ilustrando um processo de classificação de abertura de feixe para largura de faixa que pode ser implementado pelo satélite de comunicações da figura 1.[0016] Figures 9A-9C are diagrams illustrating a beam aperture to bandwidth classification process that can be implemented by the communications satellite of Figure 1.

[0017] A figura 10 é um diagrama simplificado de um exemplo de formador de feixe modular que pode ser usado no satélite de comunicações da figura 1.[0017] Figure 10 is a simplified diagram of an example of a modular beamformer that can be used in the communications satellite of Figure 1.

DETAILED DESCRIPTION

[0018] A figura 1 é um diagrama de bloco simplificado de um exemplo de ambiente 100 incluindo um satélite de comunicações 102, uma primeira fonte de comunicações 104, uma segunda fonte de comunicações 106 e uma terceira fonte de comunicações 108. O satélite comunicações 102 trocam satélite de comunicação com a primeira fonte de comunicações 104 em um primeiro feixe de comunicações 112, com a segunda fonte de comunicações 106 em um segundo feixe de comunicações 114 e com a terceira fonte de comunicações 108 em um terceiro feixe de comunicações 116. A primeira fonte de comunicações 104, a segunda fonte de comunicações 106 e a terceira fonte de comunicações 108 podem ser baseadas em terra, baseadas em ou baseadas no espaço.[0018] Figure 1 is a simplified block diagram of an example environment 100 including a communications satellite 102, a first communications source 104, a second communications source 106, and a third communications source 108. The communications satellite 102 exchange satellite communications with the first communications source 104 in a first communications beam 112, with the second communications source 106 in a second communications beam 114, and with the third communications source 108 in a third communications beam 116. The first communications source 104, the second communications source 106, and the third communications source 108 may be ground-based, ground-based, or space-based.

[0019] A figura 2 é um diagrama de bloco de componentes de satélite de comunicações 102. A figura 2 pode ser considerada uma vista lateral do satélite de comunicação 102. Deve ficar entendido que o satélite de comunicação 102 pode incluir de componentes adicionais que não são descritos ou mostrados. O satélite de comunicações 102 inclui uma antena em matriz em fase 200. Mais especificamente, antena em matriz em fase 200 é programável ou ajustável para receber/transmitir seletivamente sinais ou feixes de/para várias direções e/ou fontes. A antena em matriz em fase 200 inclui elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216. Os elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216 recebem/transmitem radiação eletromagnética transmitida de/para uma ou mais fontes, por exemplo primeira fonte de comunicação 104, segunda fonte de comunicação 106, e/ou terceira fonte de comunicação 108. Acoplados aos elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216 são defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e correspondentes atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248. Para simplicidade de ilustração, o número de defasadores e atenuadores mostrados na figura 2 é o mesmo que o número de elementos 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216. Deve ficar entendido, porém, esse satélite 102 inclui mais do que um defasador por elemento 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216. Um formador de feixe 250 (às vezes chamado de um sistema de formação de feixe, um sistema configurado para realizar formação de feixe, ou um sistema) é operativamente acoplado aos defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248, transmite sinais de controle aos mesmos para ajustar a fase e/ou magnitude de radiação eletromagnética recebida e forma um ou mais correspondentes feixes. Cada feixe é tipicamente associado com uma pluralidade de elementos, uma pluralidade de defasadores e uma pluralidade de atenuadores. Cada feixe é recebido em uma correspondente abertura de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266, que é incluída em ou acoplado ao formador de feixe 250. Em implementações em que o formador de feixe 250 é analógico, o número de aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266 é limitado por hardware. Em implementações em que o formador de feixe 250 não é analógico, o número de aberturas de feixes 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266 não é limitado pelo hardware. Um ou mais dos processos descritos aqui podem ser implementados com um formador de feixe 250 analógico ou um não analógico (e.g., digital).[0019] Figure 2 is a block diagram of components of communications satellite 102. Figure 2 may be considered a side view of communications satellite 102. It should be understood that communications satellite 102 may include additional components other than are described or shown. Communications satellite 102 includes a phased array antenna 200. More specifically, phased array antenna 200 is programmable or adjustable to selectively receive/transmit signals or beams to/from various directions and/or sources. Phased array antenna 200 includes array elements 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216. Array elements 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216 receive/transmit radiation electromagnetic transmitted to/from one or more sources, e.g. first communication source 104, second communication source 106, and/or third communication source 108. Coupled to matrix elements 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216 are phase shifters 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 and 232 and corresponding attenuators 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 and 248. For simplicity of illustration, the number of phase shifters and attenuators shown in Figure 2 is the same as the number of elements 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 and 216. It should be understood, however, that satellite 102 includes more than one phase shifter per element 202, 204, 206 , 208, 210, 212, 214 and 216. A beamformer 250 (sometimes called a beamforming system, a system configured to perform beamforming, or a system) is operatively coupled to phase shifters 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 and 232 and attenuators 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 and 248, transmits control signals thereto to adjust the phase and/or magnitude of received electromagnetic radiation and forms a or more corresponding beams. Each beam is typically associated with a plurality of elements, a plurality of phase shifters and a plurality of attenuators. Each beam is received at a corresponding beam aperture 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 and 266, which is included in or coupled to the beamformer 250. In implementations where the beamformer 250 is analog, the number of beam openings 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 and 266 is limited by hardware. In implementations where the beamformer 250 is non-analog, the number of beam openings 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 and 266 is not limited by the hardware. One or more of the processes described herein can be implemented with an analog or a non-analog (e.g., digital) beamformer 250 .

[0020] A figura 3 é um diagrama de bloco de antena em matriz em fase 200. A figura 3 pode ser considerada uma vista frontal de antena em matriz em fase 200. Além dos elementos de matriz 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 e 216, que são também mostrados na figura 2, a antena em matriz em fase 200 inclui adicionalmente elementos de matriz 300-355. Os elementos de matriz 300-307, 315-216, 202-214 e 308-348 formam uma periferia de antena em matriz em fase 200. Os elementos de matriz 300-307 formam uma primeira coluna 360. Os elementos de matriz 308-315 formam uma segunda coluna 362. Os elementos de matriz 316-323 formam uma terceira coluna 364. Os elementos de matriz 324-331 formam uma quarta 366. Os elementos de matriz 332-339 formam uma quinta coluna 368. Os elementos de matriz 340-347 formam uma sexta coluna 370. Os elementos de matriz 348-355 formam uma sétima coluna 372 e os elementos de matriz 202-216 formam uma oitava coluna 374. Adicionalmente, os elementos de matriz 300, 308, 316, 324, 332, 340, 348 e 202 formam uma primeira linha 378. Os elementos de matriz 301, 309, 317, 325, 333, 341, 349 e 204 formam uma segunda linha 380. Os elementos de matriz 302, 310, 318, 326, 334, 342, 350 e 206 formam uma terceira linha. Os elementos de matriz 303, 311, 319, 327, 335, 343, 351 e 208 formam uma quarta linha 384. Os elementos de matriz 304, 312, 320, 328, 336, 344, 352 e 210 formam uma quinta linha 386. Os elementos de matriz 305, 313, 321, 329, 337, 345, 353 e 212 formam uma sexta linha 388. Os elementos de matriz 306, 314, 322, 330, 338, 346, 354 e 214 formam uma sétima linha 390 e os elementos de matriz 307, 315, 323, 331, 339, 347, 355 e 216 formam uma oitava linha 392. Em algumas implementações, a antena em matriz em fase 200 não é de formato quadrado ou retangular. Por exemplo, em algumas implementações, a antena em matriz em fase 200 é circular, hexagonal, octogonal ou qualquer outro formato apropriado. A antena em matriz em fase 200 pode incluir qualquer número apropriado de elementos de matriz, seja mais ou menos do que os sessenta e quatro elementos ilustrados na figura 3.[0020] Figure 3 is a block diagram of phased array antenna 200. Figure 3 can be considered a front view of phased array antenna 200. In addition to array elements 202, 204, 206, 208, 210 , 212, 214 and 216, which are also shown in Figure 2, the phased array antenna 200 additionally includes array elements 300-355. Array elements 300-307, 315-216, 202-214, and 308-348 form a phased array antenna periphery 200. Array elements 300-307 form a first column 360. Array elements 308-315 matrix elements 316-323 form a third column 364. Matrix elements 324-331 form a fourth 366. Matrix elements 332-339 form a fifth column 368. Matrix elements 340- 347 form a sixth column 370. Matrix elements 348-355 form a seventh column 372 and matrix elements 202-216 form an eighth column 374. Additionally, matrix elements 300, 308, 316, 324, 332, 340 , 348 and 202 form a first row 378. Matrix elements 301, 309, 317, 325, 333, 341, 349 and 204 form a second row 380. Matrix elements 302, 310, 318, 326, 334, 342 , 350 and 206 form a third line. Matrix elements 303, 311, 319, 327, 335, 343, 351 and 208 form a fourth row 384. Matrix elements 304, 312, 320, 328, 336, 344, 352 and 210 form a fifth row 386. Matrix elements 305, 313, 321, 329, 337, 345, 353 and 212 form a sixth row 388. Matrix elements 306, 314, 322, 330, 338, 346, 354 and 214 form a seventh row 390 and array elements 307, 315, 323, 331, 339, 347, 355 and 216 form an eighth row 392. In some implementations, the phased array antenna 200 is not square or rectangular in shape. For example, in some implementations, the phased array antenna 200 is circular, hexagonal, octagonal, or any other suitable shape. The phased array antenna 200 may include any appropriate number of array elements, whether more or less than the sixty-four elements illustrated in Figure 3.

[0021] A figura 4 é um diagrama de bloco de um exemplo de dispositivo de computação 400 que pode ser incluído no satélite de comunicações 102 (mostrado na figura 1). Em algumas implementações, o formador de feixe 250 inclui um dispositivo de computação 400. O dispositivo de computação 400 pode incluir um barramento 402, um processador 404, uma memória principal 406, uma memória de só leitura (ROM) 408, um dispositivo de armazenamento 410, um dispositivo entrada 412, um dispositivo de saída 414 e uma interface de comunicação 416. O barramento 402 pode incluir um trajeto que permite comunicação entre os componentes do dispositivo de computação 400.[0021] Figure 4 is a block diagram of an example computing device 400 that may be included in communications satellite 102 (shown in Figure 1). In some implementations, the beamformer 250 includes a computing device 400. The computing device 400 may include a bus 402, a processor 404, a main memory 406, a read-only memory (ROM) 408, a storage device 410, an input device 412, an output device 414, and a communication interface 416. The bus 402 may include a path that allows communication between components of the computing device 400.

[0022] O processador 404 pode incluir qualquer tipo de processador convencional, microprocessador, ou lógica processamento que interpreta e executa instruções. A memória principal 406 pode incluir uma memória de acesso aleatório (RAM) ou um outro tipo de dispositivo de armazenamento dinâmico que armazena informação e instruções para execução pelo processador 404. A ROM 408 pode incluir um dispositivo ROM convencional ou outro tipo de dispositivo de armazenamento estático que armazena informação e instruções estáticas para uso pelo processador 404. O dispositivo de armazenamento 410 pode incluir um meio de gravação magnético e/ou óptico e sua correspondente unidade de comando.[0022] Processor 404 may include any type of conventional processor, microprocessor, or processing logic that interprets and executes instructions. Main memory 406 may include random access memory (RAM) or another type of dynamic storage device that stores information and instructions for execution by processor 404. ROM 408 may include a conventional ROM device or other type of storage device static that stores static information and instructions for use by processor 404. Storage device 410 may include a magnetic and/or optical recording medium and its corresponding command unit.

[0023] O dispositivo de entrada 412 pode incluir um mecanismo convencional que permite dispositivo de computação 400 para receber comandos, instruções ou outras entradas a partir de um usuário, incluindo visual, áudio, de toque, pressionamento de botões, contatos por estiletes, etc. Adicionalmente, o dispositivo de entrada pode receber informação de localização. Consequentemente, o dispositivo de entrada 412 pode incluir, por exemplo, uma câmera, um mouse, um microfone, um ou mais botões e/ou uma tela de toque. O dispositivo de saída 414 pode incluir um mecanismo convencional que emite informação a o um usuário, incluindo um exibidor (incluindo uma tela de toque) e/ou um alto-falante. Algumas implementações não incluem o dispositivo de entrada 412 e/ou dispositivo de saída 414. A interface de comunicação 416 pode incluir qualquer mecanismo tipo transceptor que possibilita que o dispositivo de computação 400 se comunica com outros dispositivos e/ou sistemas. Por exemplo, a interface de comunicação 416 pode incluir mecanismos para comunicar com ouro dispositivo, tal como antena em matriz em fase 200, fontes de comunicação 104, 106, 108 e/ou outros dispositivos (não mostrados).[0023] Input device 412 may include a conventional mechanism that allows computing device 400 to receive commands, instructions, or other inputs from a user, including visual, audio, touch, button presses, stylus contacts, etc. . Additionally, the input device may receive location information. Accordingly, input device 412 may include, for example, a camera, a mouse, a microphone, one or more buttons, and/or a touch screen. The output device 414 may include a conventional mechanism that outputs information to a user, including a display (including a touch screen) and/or a speaker. Some implementations do not include input device 412 and/or output device 414. Communication interface 416 may include any transceiver-type mechanism that enables computing device 400 to communicate with other devices and/or systems. For example, communication interface 416 may include mechanisms for communicating with another device, such as phased array antenna 200, communication sources 104, 106, 108, and/or other devices (not shown).

[0024] Como descrito aqui, o dispositivo de computação 400 facilita a formação de feixe transmitindo instruções a defasadores 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 e 232 e atenuadores 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 e 248 de antena em matriz em fase 200 para gerar múltiplos feixes 112, 114, e/ou 116. O dispositivo de computação 400 pode realizar estas e outras operações em resposta ao processador 404 executando instruções de software contidas em um meio legível por computador, tal como a memória 406. Um meio legível por computador pode ser definido como um dispositivo de memória física ou lógica e/ou onda portadora. As instruções de software podem ser lidas na memória 406 a partir de um outro meio legível por computador, tal como dispositivo de armazenamento de dados 410, ou a partir de um outro dispositivo via a interface de comunicação 416. As instruções de software contidas na memória 406 podem fazer o processador 404 realizar os processos descritos aqui. Em outras implementações, uma circuitaria cabeada pode ser usada em lugar de ou em combinação com instruções der software para implementar processos consistentes com a matéria aqui. Assim, implementações consistentes com os princípios da matéria descrita aqui não são limitadas a qualquer combinação específicas de circuitaria de hardware e software.[0024] As described herein, the computing device 400 facilitates beamforming by transmitting instructions to phase shifters 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230 and 232 and attenuators 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246 and 248 of phased array antenna 200 to generate multiple beams 112, 114, and/or 116. Computing device 400 may perform these and other operations in response to processor 404 executing software instructions contained in a computer readable medium , such as memory 406. A computer-readable medium can be defined as a physical or logical memory device and/or carrier wave. Software instructions may be read into memory 406 from another computer-readable medium, such as data storage device 410, or from another device via communication interface 416. Software instructions contained in memory 406 can cause processor 404 to perform the processes described herein. In other implementations, a wired circuitry may be used in place of or in combination with software instructions to implement processes consistent with the subject matter herein. Thus, implementations consistent with the principles of the subject matter described here are not limited to any specific combination of hardware and software circuitry.

[0025] A figura 5 é um fluxograma de alto nível de um processo 500 para formação de feixe com uma antena em matriz em fase de radiação direta, tal como a antena 200 (mostrada na figura 3). O processo 500 pode ser usado para formação de feixe para transmissão ou recepção de sinais. O processo 500 pode ser implementado, por exemplo, pelo satélite de comunicações 102 (mostrado nas figuras 1 e 2). Em outras implementações, o processo 500 é implementado em uma aeronave (não mostrada), uma estação baseada em terra (não mostrada), ou qualquer outra plataforma apropriada. O processo 500 vai ser descrito com referência adicional à figura 6. A figura 6 é um diagrama 600 de uma porção de coluna simétrica 374 da antena 200 e uma direção 602 de deslocamento de onda plana para um feixe incidente sobre a antena 200. A porção de coluna simétrica 374 é substancialmente simétrica em torno de um ponto central 604.[0025] Figure 5 is a high-level flowchart of a process 500 for beam forming with a direct radiating phased array antenna, such as antenna 200 (shown in Figure 3). Process 500 can be used for beam forming for transmitting or receiving signals. Process 500 can be implemented, for example, by communications satellite 102 (shown in Figures 1 and 2). In other implementations, the process 500 is implemented on an aircraft (not shown), a ground-based station (not shown), or any other appropriate platform. The process 500 will be described with further reference to Figure 6. Figure 6 is a diagram 600 of a symmetric column portion 374 of the antenna 200 and a plane wave displacement direction 602 for a beam incident on the antenna 200. The portion symmetric column 374 is substantially symmetric about a central point 604.

[0026] Em 502, é determinado um ajuste para um primeiro sinal associado com um primeiro elemento, tal como elemento 216, de uma porção simétrica da antena 200 e um feixe. A porção simétrica da antena 200 pode ser qualquer porção de antena 200 que é substancialmente simétrica em torno de um ponto central. A porção simétrica da antena 200 pode ser, por exemplo, algumas ou todas de uma linha ou uma coluna de antena 200. No exemplo de implementação, o ajuste é uma defasagem a ser aplicada ao sinal. Mais especificamente, o ajuste é um coeficiente de ponderação a ser aplicado ao sinal para defasar o sinal da quantidade determinada. A quantidade que o sinal recebido é defasado é determinada com base em uma distância de trajeto D entre um centro 605 do elemento 216 e uma linha 606 perpendicular à direção 602 e passando através do ponto central 604. Para o elemento 214, a distância de trajeto é uma distância D’.[0026] At 502, an adjustment is determined for a first signal associated with a first element, such as element 216, of a symmetrical portion of the antenna 200 and a beam. The symmetrical portion of the antenna 200 may be any portion of the antenna 200 that is substantially symmetrical about a central point. The symmetrical portion of antenna 200 may be, for example, some or all of a row or column of antenna 200. In the example implementation, the adjustment is a phase shift to be applied to the signal. More specifically, the adjustment is a weighting coefficient to be applied to the signal to lag the signal by the given quantity. The amount that the received signal is out of phase is determined based on a path distance D between a center 605 of the element 216 and a line 606 perpendicular to the direction 602 and passing through the center point 604. For the element 214, the path distance is a distance D'.

[0027] No exemplo de implementação, sinais tais como o primeiro sinal são divididos em um componente em fase e um componente de quadratura. Um ajuste é determinado para cada componente do sinal.[0027] In the implementation example, signals such as the first signal are divided into an in-phase component and a quadrature component. A setting is determined for each signal component.

[0028] O processo 500 inclui aplicar 504 o ajuste determinado ao primeiro sinal associado com o primeiro elemento e a um segundo sinal associado com um segundo elemento, tal como o elemento 202 e o feixe. Com referência à figura 6, o elemento 202 é um conjugado do elemento 216 porque eles estão substancialmente à mesma distância do ponto central 604, mas sobre lados opostos de ponto central 604. A distância de trajeto entre o elemento 202 e a linha 606 é distância -D, que tem a mesma magnitude, mas direção oposta a partir da distância de trajeto D entre o elemento 216 e a linha 606. Esta simetria permite que a mesma ponderação seja aplicada aos sinais associados com os elementos 202 e 216. Isto reduz o número de coeficientes de ponderação que precisam ser calculados e reduz o número de componentes necessários para formação de feixe. O mesmo processo pode ser aplicado ao longo de cada par conjugado de elementos em uma porção simétrica de uma antena em matriz em fase de radiação direta. Na figura 6, por exemplo, sinais provenientes dos elementos 202 e 216 recebem a mesma ponderação, sinais provenientes dos elementos 204 e 214 recebem a mesma ponderação, sinais provenientes dos elementos 206 e 212 recebem a mesma ponderação e sinais provenientes dos elementos 208 e 210 recebem a mesma ponderação.[0028] Process 500 includes applying 504 the determined adjustment to the first signal associated with the first element and to a second signal associated with a second element, such as element 202 and the beam. Referring to Figure 6, element 202 is a conjugate of element 216 because they are substantially the same distance from center point 604, but on opposite sides of center point 604. The travel distance between element 202 and line 606 is distance -D, which has the same magnitude but opposite direction from the path distance D between element 216 and line 606. This symmetry allows the same weighting to be applied to the signals associated with elements 202 and 216. This reduces the number of weighting coefficients that need to be calculated and reduces the number of components needed for beamforming. The same process can be applied along each conjugate pair of elements in a symmetric portion of a direct radiating phased array antenna. In figure 6, for example, signals coming from elements 202 and 216 receive the same weighting, signals coming from elements 204 and 214 receive the same weighting, signals coming from elements 206 and 212 receive the same weighting, and signals coming from elements 208 and 210 receive the same weighting.

[0029] A figura 7 é um diagrama 700 de uma porção de satélite 102 mostrando aplicação de coeficientes de ponderação a sinais provenientes dos elementos 216 e 202 de acordo com o processo 500. Ao contrário dos sistemas conhecidos que calculam separadamente e ponderam os sinais provenientes de cada elemento, o processo 500 permite que um único conjunto de coeficientes de ponderação sejam calculados e aplicados a sinais provenientes de elementos conjugados sobre lados opostos de um ponto central, tais como elementos 216 e 202. O primeiro sinal proveniente do elemento 216 é repartido em um componente em fase I e um componente de quadratura -Q. O ajuste desejado é determinado, tal como pelo formador de feixe 250, para o primeiro sinal e os pesos WI e WQ são calculados para aplicação ao componente em fase I e o componente de quadratura -Q, respectivamente. O segundo sinal proveniente do elemento 202 é repartido em um componente em fase I e um componente de quadratura Q. Ambos componentes em fase I são somados por um somador 702 e ambos componentes de quadratura Q e -Q são somados por um somador 704. Os componentes em fase somados são multiplicados por pelo peso em fase determinado WI no multiplicador 706 e os componentes somados de quadraturas são multiplicados pelo peso de quadratura determinado WQ pelo multiplicador 708. Os componentes em fase defasados e os componentes de quadratura defasados são então somados pelo somador 710 e emitidos para uso na formação de feixe.[0029] Figure 7 is a diagram 700 of a satellite portion 102 showing application of weighting coefficients to signals from elements 216 and 202 in accordance with process 500. Unlike known systems that separately calculate and weight signals from of each element, process 500 allows a single set of weighting coefficients to be calculated and applied to signals coming from conjugate elements on opposite sides of a center point, such as elements 216 and 202. The first signal coming from element 216 is split into an I-phase component and a -Q quadrature component. The desired setting is determined, as by beamformer 250, for the first signal and the weights WI and WQ are calculated for application to the I-phase component and the -Q quadrature component, respectively. The second signal from element 202 is partitioned into an I-phase component and a Q quadrature component. Both I-phase components are summed by an adder 702 and both Q and -Q quadrature components are summed by a adder 704. summed in-phase components are multiplied by the in-phase weight determined WI in multiplier 706 and the summed quadrature components are multiplied by the quadrature weight determined WQ by multiplier 708. The out-of-phase in-phase components and the out-of-phase quadrature components are then summed by the adder 710 and issued for use in beamforming.

[0030] A figura 8 é um fluxograma de alto nível de um processo 800 para formação de feixe com uma antena em matriz em fase de radiação direta, tal como a antena 200 (mostrada na figura 3). O processo 800 pode ser usado para formação de feixe para transmissão ou recepção de sinais. O processo 800 pode ser implementado, por exemplo, pelo satélite de comunicações 102 (mostrado nas figuras 1 e 2). Em outras implementações, o processo 800 é implementado em uma aeronave (não mostrada), uma estação baseada em terra (não mostrada), ou qualquer outra plataforma apropriada. O processo 800 pode ser realizado em combinação com o processo 500 ou pode ser realizado em sistemas que não realizam o processo 500.[0030] Figure 8 is a high-level flowchart of a process 800 for beam forming with a direct radiating phased array antenna, such as antenna 200 (shown in Figure 3). Process 800 can be used for beam forming for transmitting or receiving signals. Process 800 can be implemented, for example, by communications satellite 102 (shown in Figures 1 and 2). In other implementations, the process 800 is implemented on an aircraft (not shown), a ground-based station (not shown), or any other appropriate platform. Process 800 may be performed in combination with process 500 or may be performed on systems that do not perform process 500.

[0031] O processo 800 inclui formação de feixe 802 em uma primeira dimensão de uma matriz bidimensional de elementos de antena. No exemplo de implementação, o formador de feixe 250 forma feixe de cada linha 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 e 392 para criar um conjunto de feixes em coluna eretos, finos. O tráfego de comunicação para os elementos em cada linha 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 e 392 pode ser formado em feixe usando o método 500, ou qualquer outro método apropriado de formação de feixe. Em 804, a segunda dimensão da matriz bidimensional de elementos de antena é formada em feixe. No exemplo de implementação, o formador de feixe 250 forma em feixe cada coluna 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372 e 374 para converter os feixes em coluna em feixes pontuais. O tráfego de comunicação para os elementos em cada coluna 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372 e 374 pode ser formado em feixe usando o método 500 ou qualquer outro método apropriado de formação de feixe.[0031] Process 800 includes beam forming 802 in a first dimension of a two-dimensional array of antenna elements. In the example implementation, the beamformer 250 beams each line 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 and 392 to create a set of thin, upright column beams. Communication traffic for elements on each line 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390 and 392 may be beamformed using method 500, or any other appropriate beamforming method. At 804, the second dimension of the two-dimensional array of antenna elements is beamformed. In the example implementation, the beamformer 250 beamforms each column 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372, and 374 to convert the column beams into spot beams. Communication traffic for the elements in each column 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372 and 374 may be beamformed using method 500 or any other appropriate beamforming method.

[0032] Em algumas implementações, o processo 800 inclui determinar requisitos de largura de faixa para o tráfego de comunicação (e.g., os sinais provenientes dos/dirigidos para os elementos de matriz). Coeficientes podem ser seletivamente aplicados aos sinais formados em feixe para encaminhar sinais de acordo com requisitos de largura de faixa e capacidade de largura de faixa de aberturas de feixe particulares, tais como as aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266. As figuras 9A-9C ilustram um exemplo de implementação de abertura de feixe classificando para largura de faixa. Sessenta e quatro feixes formados em feixe 902 do tráfego de comunicações são mostrados para conexão a sessenta e quatro aberturas de feixe, similares às aberturas de feixe 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 e 266. A quantidade de tráfego para cada feixe 902 é indicada por sombreamento diferente. O sombreamento 904 indica nenhum tráfego, sombreamento 906 indica o tráfego mínimo, sombreamento 908 indica o segundo maior tráfego e sombreamento 910 indica o tráfego máximo. Na figura 9A, o tráfego de comunicações é não é classificado. A figura 9B mostra os resultados depois classificar o tráfego por capacidade de coluna e a figura 9C mostra os resultados depois de classificar cada coluna na figura 9B por linhas. As linhas 912 e 914 dividem os feixes 902 em três grupos. Os feixes 902 à esquerda da linha 912 são conectados a abertura de feixe de banda larga capaz de maior transmissão de largura de faixa. Os feixes 902 à direita da linha 914 não são conectados a uma abertura de feixe. Os feixes 902 entre as linhas 912 e 914 são conectados às aberturas de feixe de menor largura de faixa.[0032] In some implementations, process 800 includes determining bandwidth requirements for communication traffic (e.g., signals originating from/directed to array elements). Coefficients can be selectively applied to beamformed signals to route signals according to bandwidth requirements and bandwidth capacity of particular beam openings, such as beam openings 252, 254, 256, 258, 260, 262 , 264 and 266. Figures 9A-9C illustrate an example implementation of beam aperture classifying for bandwidth. Sixty-four beamformed beams 902 of communications traffic are shown for connection to sixty-four beam apertures, similar to beam apertures 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, and 266. The amount of traffic for Each 902 beam is indicated by different shading. Shading 904 indicates no traffic, shading 906 indicates minimum traffic, shading 908 indicates second highest traffic, and shading 910 indicates maximum traffic. In Figure 9A, communications traffic is unclassified. Figure 9B shows the results after sorting the traffic by column capacity, and Figure 9C shows the results after sorting each column in Figure 9B by rows. Lines 912 and 914 divide beams 902 into three groups. Beams 902 to the left of line 912 are connected to broadband beam slot capable of greater bandwidth transmission. The beams 902 to the right of line 914 are not connected to a beam opening. Beams 902 between lines 912 and 914 are connected to beam openings of smaller bandwidth.

[0033] Dispor em cascata a formação de feixe unidimensional usando o processo 800 permite que um sistema modular seja usado para formação de feixe. Formadores de feixe de linha e coluna podem ser construídos sobre placas planas, tais como placas de cabeamento impressas (PWBs) sem interconexões de cabeamento complexas. Cada coluna da antena em matriz 200, por exemplo, pode ter seu próprio formador de feixe formado sobre uma única PWB e cada formador de feixes de coluna para cada coluna pode ser substancialmente idêntico. Similarmente, cada linha de antena 200 pode ter seu próprio linha formador de feixe de linha sobre uma única PWB que é substancialmente idêntica a cada outro formador de feixe de linha.[0033] Cascading one-dimensional beamforming using process 800 allows a modular system to be used for beamforming. Row and column beamformers can be built on flat boards such as printed wiring boards (PWBs) without complex cabling interconnections. Each column of array antenna 200, for example, may have its own beamformer formed on a single PWB and each column beamformer for each column may be substantially identical. Similarly, each antenna line 200 may have its own line beamformer on a single PWB that is substantially identical to each other line beamformer.

[0034] A figura 10 é um diagrama simplificado de um exemplo de formador de feixe modular 1000 (às vezes referido como um sistema de formação de feixe, um sistema configurado para realizar formação de feixe, ou um sistema). O formador de feixe modular 1000 pode ser usado como um formador de feixe de linha ou um formador de feixe de coluna. O formador de feixe modular 1000 pode ser usado para formação de feixe de transmissão ou recepção. O formador de feixe modular 1000 inclui uma placa 1002. No exemplo de implementação, a placa 1002 é uma placa de cabeamento impressa. Em outras implementações, a placa 1002 é uma placa de circuito impresso ou qualquer outra placa apropriada para uso em um formador de feixe modular. Os conectores 1004 são usados para conectar o formador de feixe modular 1000 a elementos de matriz de antenas em matriz em fase 200. A saída formada em feixe do formador de feixe modular 1000 é emitida através de conectores 1006. Os conectores 1004 e 1006 são conectores coaxiais. Alternativamente, os conectores 1004 podem ser qualquer outro tipo apropriado de conector. O formador de feixe modular 1000 inclui um circuito repartidor de sinal 1008 para cada conector 1004. Os sinais repartidos provenientes de cada circuito de repartição 1008 são distribuídos por fios 1010 para circuitos de formação de feixe 1012. Os circuitos de formação de feixe 1012 incluem somadores 1014 e amplificadores programáveis, retardos e/ou defasadores 1016 para sinais recebidos em forma de feixe. Em algumas implementações, os circuitos formação de feixe 1012 são configurados para realizar o processo 500. Os sinais formados em feixe sinais são emitidos a partir do circuito de formador de feixe 1012 e formador de feixe modular 1000 via conectores 1006.[0034] Figure 10 is a simplified diagram of an example modular beamformer 1000 (sometimes referred to as a beamforming system, a system configured to perform beamforming, or a system). The modular beamformer 1000 can be used as a line beamformer or a column beamformer. The modular beamformer 1000 can be used for transmit or receive beam forming. The modular beamformer 1000 includes a board 1002. In the example implementation, the board 1002 is a printed wiring board. In other implementations, board 1002 is a printed circuit board or any other board suitable for use in a modular beamformer. Connectors 1004 are used to connect modular beamformer 1000 to phased array antenna array elements 200. Beamformed output from modular beamformer 1000 is output through connectors 1006. Connectors 1004 and 1006 are connectors coaxial. Alternatively, connectors 1004 may be any other appropriate type of connector. The modular beamformer 1000 includes a signal splitter circuit 1008 for each connector 1004. Split signals from each splitter circuit 1008 are distributed by wires 1010 to beamforming circuits 1012. The beamformer circuits 1012 include adders 1014 and programmable amplifiers, delays and/or phase shifters 1016 for signals received in beam form. In some implementations, the beamforming circuitry 1012 is configured to perform the process 500. The beamforming signals are output from the beamformer circuit 1012 and modular beamformer 1000 via connectors 1006.

[0035] Comparadas com alguns sistemas de formação de feixe conhecidos, as implementações descritas aqui reduzem o número de componentes e a complexidade de um sistema de formação de feixe. Implementações que formam em feixe sinais associados com elementos simetricamente dispersos em torno de um ponto central reduz o número de fatores de ponderação que devem ser calculados pela metade porque alimentações emparelhadas usam compartilhamento do(s) mesmo(s) fator(es) de ponderação. O número de multiplicadores necessários é também reduzido pela metade. Reduzir o número de componentes vai tipicamente reduzir o tamanho e/ou peso do sistema de formação de feixes. Reduzir o número de fatores de ponderação distintos que precisam ser determinados pode também levar a operação mais rápida do sistema e/ou permitem o uso de componente menos potente, tal como processadores em sistemas de formação de feixe digitais. Implementações que utilizam formação de feixe em linha em cascata unidimensional seguida por formação de feixe em coluna unidimensional reduzem o número de defasadores requeridos por aproximadamente uma ordem de grandeza comparada com formadores de feixe convencionais que usam um defasador por feixe por elemento. Ademais, os formadores de feixe de linha e coluna podem ser implementados sobre PWBs planas para aumentar modularidade e reduzir a complexidade do sistema e interconexão. Como os exemplos de implementação podem eliminar conversores de frequência intermediários associados com processadores digitais, a implementação pode resultar em menos conversores ascendentes/descendentes sendo requeridos em um sistema. Os exemplos de implementações podem também aumentar uso eficiente de recursos de sistema de comunicações através do uso de manipulação de coeficiente para prover roteamento de abertura de feixe com base em requisitos de largura de faixa e disponibilidade.[0035] Compared to some known beamforming systems, the implementations described here reduce the number of components and the complexity of a beamforming system. Implementations that beamform signals associated with elements symmetrically dispersed around a central point reduce the number of weighting factors that must be calculated in half because paired feeds use sharing of the same weighting factor(s). The number of multipliers required is also halved. Reducing the number of components will typically reduce the size and/or weight of the beamforming system. Reducing the number of distinct weighting factors that need to be determined can also lead to faster system operation and/or allow the use of less powerful components, such as processors in digital beamforming systems. Implementations that utilize one-dimensional cascaded line beamforming followed by one-dimensional column beamforming reduce the number of phase shifters required by approximately an order of magnitude compared to conventional beamformers that use one phase shifter per beam per element. Furthermore, row and column beamformers can be implemented on flat PWBs to increase modularity and reduce system and interconnect complexity. Because the implementation examples may eliminate intermediate frequency converters associated with digital processors, the implementation may result in fewer up/down converters being required in a system. Example implementations can also increase efficient use of communications system resources through the use of coefficient manipulation to provide beam gap routing based on bandwidth and availability requirements.

[0036] Um efeito técnico de sistemas e métodos descritos aqui inclui pelo menos um de: (a) determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento de um pluralidade de elementos; (b) aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal; (c) aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos; (d) processar um conjunto de sinais associados com uma pluralidade de elementos em uma primeira dimensão; e (e) processar o conjunto de sinais em uma segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão.[0036] A technical effect of systems and methods described herein includes at least one of: (a) determining an adjustment for a first signal associated with a beam and a first element of a plurality of elements; (b) apply the determined adjustment to the first signal; (c) applying the determined adjustment to a second signal associated with the beam and a second element of the plurality of elements; (d) processing a set of signals associated with a plurality of elements in a first dimension; and (e) processing the set of signals in a second dimension then processing the set of signals in the first dimension.

[0037] Além disso, a invenção compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas: Cláusula 1. Um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas incluindo uma pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central, dito método compreendendo: determinar um ajuste para um primeiro sinal associado com um feixe e um primeiro elemento da pluralidade de elementos, o primeiro elemento localizado sobre um primeiro lado do ponto central da matriz de antenas; aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal associado com o feixe e um segundo elemento da pluralidade de elementos, o segundo elemento localizado sobre um segundo lado do ponto central da matriz de antenas substancialmente uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento. Cláusula 2. O método da cláusula 1, em que determinar um ajuste para o primeiro sinal compreende determinar pelo menos um coeficiente de ponderação a ser aplicado ao primeiro sinal e ao segundo sinal. Cláusula 3. O método da cláusula 2, em que determinar pelo menos um coeficiente de ponderação compreende determinar um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a ser aplicado ao primeiro sinal e ao segundo sinal. Cláusula 4. O método da cláusula 3 compreendendo ainda: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal. Cláusula 5. O método da cláusula 4 compreendendo ainda: somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; e somar o primeiro componente de quadradura em fase e o segundo componente de quadradura em fase para criar um segundo sinal de quadratura. Cláusula 6. O método da cláusula 5, em que aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal compreende ponderação do sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderação do segundo sinal de quadratura com o coeficiente de ponderação de quadratura. Cláusula 7. O método da cláusula 6 compreendendo ainda somar o sinal em fase ponderado somado e o segundo sinal de quadratura ponderado. Cláusula 8. O método das cláusulas 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, em que a matriz de antenas compreende uma antena em matriz de radiação direta. Cláusula 9. Um método para processar dados provenientes de uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade elementos arranjados em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão, dito método compreendendo: processar um conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão. Cláusula 10. O método da cláusula 9, em que processar o conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos na primeira dimensão compreende formação de feixe do conjunto de sinais na primeira dimensão e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão compreende formação de feixe do conjunto de sinais na segunda dimensão. Cláusula 11. O método da cláusula 10, em que formação de feixe do conjunto de sinais na segunda dimensão compreende formação de feixe o conjunto de sinais na segunda dimensão com base no conjunto de sinais feixe formados na primeira dimensão. Cláusula 12. O método das cláusulas 9, 10 ou 11, em que a matriz de antenas bidimensional compreende uma antena de radiação direta. Cláusula 13. O método das cláusulas 9, 10, 11 ou 12, em que a pluralidade de elementos é arranjada em uma pluralidade de linhas e uma pluralidade de colunas e em que: processar o conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão compreende processar o conjunto de sinais associado com a pluralidade de elementos por linhas; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão compreende processar o conjunto de sinais por colunas. Cláusula 14. Um satélite de comunicações compreendendo: uma matriz de antenas bidimensional incluindo uma pluralidade de elementos arranjada em uma primeira dimensão e uma segunda dimensão; um sistema comunicativamente acoplado com dita pluralidade de elementos e configurado para realizar formação de feixe de sinais, dito sistema configurado para: processar um conjunto de sinais associados com a pluralidade de elementos na primeira dimensão; e processar o conjunto de sinais na segunda dimensão depois processar o conjunto de sinais na primeira dimensão. Cláusula 15. O satélite de comunicações da Cláusula 14, em que dito sistema é configurado para processar o conjunto de sinais na primeira dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por linhas e dito formador de feixe é configurado para processar o conjunto de sinais na segunda dimensão por formação de feixe do conjunto de sinais por colunas depois formação de feixe do conjunto de sinais por linhas. Cláusula 16. O satélite de comunicações da Cláusula 15, em que a pluralidade de elementos de dita matriz de antenas bidimensional é arranjada em uma pluralidade de linhas e colunas, cada linha da pluralidade de linhas de dita matriz de antenas bidimensional compreende elementos da pluralidade de elementos distribuídos sobre lados opostos de um ponto central e dito sistema é configurado para formar em feixe o conjunto de sinais por linhas: determinando um ajuste para um primeiro sinal associado com um primeiro elemento em uma linha, o primeiro elemento localizado sobre um primeiro lado do ponto central da linha; aplicando o ajuste determinado ao primeiro sinal; e aplicando o ajuste determinado a um segundo sinal associado com um segundo elemento na linha, o segundo elemento localizado sobre um segundo lado do ponto central da linha substancialmente a uma mesma distância afastada do ponto central que o primeiro elemento. Cláusula 17. O satélite de comunicações da Cláusula 16, em que dito sistema é configurado para determinar um ajuste para o primeiro sinal determinando um coeficiente de ponderação em fase e um coeficiente de ponderação de quadratura a ser aplicado ao primeiro sinal e o segundo sinal. Cláusula 18. O satélite de comunicações da Cláusula 17, em que dito sistema é configurado para: determinar um componente em fase de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; somar o primeiro componente de sinal em fase e o segundo componente de sinal em fase para criar um sinal em fase somado; determinar um componente de quadratura de cada um dentre o primeiro sinal e o segundo sinal; e somar o primeiro componente de quadradura em fase e o segundo componente de quadradura em fase para criar um segundo sinal de quadratura. Cláusula 19. O satélite de comunicações da Cláusula 18, em que dito sistema é configurado para aplicar o ajuste determinado ao primeiro sinal e aplicar o ajuste determinado a um segundo sinal por ponderação do sinal em fase somado com o coeficiente de ponderação em fase e ponderação o segundo sinal de quadratura com o coeficiente de ponderação de quadratura. Cláusula 20. O satélite de comunicações da Cláusula 19, em que dito sistema é ainda configurado para somar o sinal em fase ponderado somado e o segundo sinal de quadratura ponderado.[0037] Furthermore, the invention comprises embodiments according to the following clauses: Clause 1. A method for processing data from an antenna array including a plurality of elements distributed on opposite sides of a central point, said method comprising: determining an adjustment for a first signal associated with a beam and a first element of the plurality of elements, the first element located on a first side of the center point of the antenna array; apply the determined adjustment to the first signal; and applying the determined adjustment to a second signal associated with the beam and a second element of the plurality of elements, the second element located on a second side of the center point of the antenna array substantially the same distance away from the center point as the first element. Clause 2. The method of clause 1, wherein determining an adjustment for the first signal comprises determining at least one weighting coefficient to be applied to the first signal and the second signal. Clause 3. The method of clause 2, wherein determining at least one weighting coefficient comprises determining a phase weighting coefficient and a quadrature weighting coefficient to be applied to the first signal and the second signal. Clause 4. The method of clause 3 further comprising: determining an in-phase component of each of the first signal and the second signal; and determining a quadrature component of each of the first signal and the second signal. Clause 5. The method of clause 4 further comprising: summing the first in-phase signal component and the second in-phase signal component to create a summed in-phase signal; and summing the first in-phase quadrature component and the second in-phase quadrature component to create a second quadrature signal. Clause 6. The method of clause 5, in which applying the determined adjustment to the first signal and applying the determined adjustment to a second signal comprises weighting the in-phase signal summed with the in-phase weighting coefficient and weighting the second quadrature signal with the quadrature weighting coefficient. Clause 7. The method of clause 6 further comprising summing the summed in-phase weighted signal and the second weighted quadrature signal. Clause 8. The method of clauses 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the antenna array comprises a direct radiating array antenna. Clause 9. A method for processing data from a two-dimensional antenna array including a plurality of elements arranged in a first dimension and a second dimension, said method comprising: processing a set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension; and processing the set of signals in the second dimension then processing the set of signals in the first dimension. Clause 10. The method of clause 9, wherein processing the set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension comprises beamforming the set of signals in the first dimension and processing the set of signals in the second dimension comprises beamforming the set of signals in the second dimension. Clause 11. The method of clause 10, wherein beamforming the set of signals in the second dimension comprises beamforming the set of signals in the second dimension based on the set of beam signals formed in the first dimension. Clause 12. The method of clauses 9, 10 or 11, wherein the two-dimensional antenna array comprises a direct radiating antenna. Clause 13. The method of clauses 9, 10, 11 or 12, wherein the plurality of elements are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns and wherein: processing the set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension comprises processing the set of signals associated with the plurality of elements by lines; and processing the set of signals in the second dimension comprises processing the set of signals by columns. Clause 14. A communications satellite comprising: a two-dimensional antenna array including a plurality of elements arranged in a first dimension and a second dimension; a system communicatively coupled with said plurality of elements and configured to perform signal beamforming, said system configured to: process a set of signals associated with the plurality of elements in the first dimension; and processing the set of signals in the second dimension then processing the set of signals in the first dimension. Clause 15. The communications satellite of Clause 14, wherein said system is configured to process the set of signals in the first dimension by beamforming the set of signals by lines and said beamformer is configured to process the set of signals in the second dimension by beamforming the set of signals by columns then beamforming the set of signals by rows. Clause 16. The communications satellite of Clause 15, wherein the plurality of elements of said two-dimensional antenna array are arranged in a plurality of rows and columns, each row of the plurality of rows of said two-dimensional antenna array comprises elements of the plurality of elements distributed on opposite sides of a central point and said system is configured to bundle the set of signals by lines: determining an adjustment for a first signal associated with a first element in a line, the first element located on a first side of the center point of the line; applying the determined adjustment to the first signal; and applying the determined adjustment to a second signal associated with a second element on the line, the second element located on a second side of the center point of the line at substantially the same distance from the center point as the first element. Clause 17. The communications satellite of Clause 16, wherein said system is configured to determine an adjustment for the first signal by determining a phase weighting coefficient and a quadrature weighting coefficient to be applied to the first signal and the second signal. Clause 18. The communications satellite of Clause 17, wherein said system is configured to: determine an in-phase component of each of the first signal and the second signal; summing the first in-phase signal component and the second in-phase signal component to create a summed in-phase signal; determining a quadrature component of each of the first signal and the second signal; and summing the first in-phase quadrature component and the second in-phase quadrature component to create a second quadrature signal. Clause 19. The communications satellite of Clause 18, wherein said system is configured to apply the determined adjustment to the first signal and apply the determined adjustment to a second signal by weighting the in-phase signal summed with the in-phase weighting and weighting coefficient the second quadrature signal with the quadrature weighting coefficient. Clause 20. The communications satellite of Clause 19, wherein said system is further configured to sum the summed phase-weighted signal and the second quadrature-weighted signal.

[0038] A descrição das implementações vantajosas diferentes foi apresentada para fins de ilustração e descrição e não se destina a ser exaustiva ou limitada às implementações na forma descrita. Muitas modificações e variações vão ser evidentes pata aqueles de especialização normal na técnica. Além disso, diferentes implementações vantajosas podem proporcionar diferentes vantagens em comparação com outras implementações vantajosas. A implementação ou as implementações selecionadas são escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios das implementações, a aplicação implementações e de possibilitar que outros de especialização normal na técnica entendam a invenção para várias implementações com várias modificações que são adequadas para o uso particular contemplado. Esta descrição escrita usa exemplos para revelar várias implementações, que incluem o melhor modo, para possibilitar que qualquer pessoa especializada na técnica para praticar essas implementações, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos especialistas na técnica. Estes outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações se eles têm elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações ou se eles incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.[0038] The description of different advantageous implementations has been presented for purposes of illustration and description and is not intended to be exhaustive or limited to implementations in the manner described. Many modifications and variations will be evident to those of normal skill in the technique. Furthermore, different advantageous implementations may provide different advantages compared to other advantageous implementations. The selected implementation or implementations are chosen and described in order to better explain the principles of the implementations, the application of the implementations, and to enable others of ordinary skill in the art to understand the invention for various implementations with various modifications that are suitable for the particular use contemplated. . This written description uses examples to disclose various implementations, which include the best way to enable anyone skilled in the art to practice such implementations, including making and using any devices or systems and carrying out any embodied methods. The patentable scope is defined by the claims and may include other examples that occur to those skilled in the art. These other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims or if they include equivalent structural elements with non-substantial differences from the literal language of the claims.

Claims

1. Method for processing data from an antenna array including a plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) distributed on opposite sides of a central point (604), said method characterized by which comprises: determining an in-phase component of each of the first signal and the second signal, wherein the first signal is associated with a beam and a first element (216) of the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216), the first element (216) located on a first side of the center point (604) of the antenna array; and the second signal is associated with the beam and a second element (202) of the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216), the second element (202) located on a second side of the central point (604) of the antenna array (200) at the same distance from the central point (604) as the first element (216); determining a quadrature component of each of the first signal and the second signal; determine an in-phase weighting coefficient for the in-phase component of the first signal and a quadrature weighting coefficient for the quadrature component of the first signal, wherein the weighting coefficients are such that when the weighting coefficients are applied to the signals in phase and quadrature, the weighting coefficients shift the phase of the first signal by a given amount, where the given amount is based on a path distance D between a center (605) of the first element and a line perpendicular to the direction of the plane wave displacement (602) for a beam incident on the antenna array (200), the line passing through the center point (604) of the antenna array; summing the in-phase component of the first signal and the in-phase component of the second signal to create a summed in-phase signal; and summing the quadrature component of the first signal and the quadrature component of the second signal to create a summed quadrature signal; and weighting the summed in-phase signal with the in-phase weighting coefficient and weighting the summed quadrature signal with the quadrature weighting coefficient.

2. Method according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises summing the weighted summed in-phase signal and the weighted summed quadrature signal.

3. The method of claim 2, further comprising outputting the sum of the weighted summed in-phase signal and the weighted summed quadrature signal for use in beamforming.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the antenna array comprises a direct radiating array antenna.

5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is implemented by a communications satellite.

6. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is implemented in an aircraft.

7. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is implemented at a ground station.

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the weighting coefficients are determined by a beamformer.

9. Method according to claim 4, characterized in that the same method is applied to each pair of a first element and a second element located symmetrically around the central point (604).

10. Communications satellite, characterized by the fact that it comprises: a two-dimensional antenna array (200) including a plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214,216) arranged in a first dimension and a second dimension ; a system communicatively coupled to said plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) and configured to perform signal beamforming, said system configured to: process a set of signals associated with the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) in the first dimension; and processing the set of signals in the second dimension after processing the set of signals in the first dimension; wherein the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) of said two-dimensional antenna array are arranged in a plurality of rows and columns, each row of the plurality of rows of said antenna array two-dimensional comprises elements of the plurality of elements (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216) distributed on opposite sides of a central point (604), and said system is configured to beam the set of signals by lines by: determining an in-phase component of each of a first signal and a second signal, wherein the first signal is associated with a first element (216) in a line, the first element (216) located on a first side of the center point (604) of the line and the second signal is associated with a second element (202) on the line, the second element (202) located on a second side of the center point (604) of the line at the same distance away from the point central (604) than the first element (216); determining a quadrature component of each of the first signal and the second signal; determine an in-phase weighting coefficient for the in-phase component of the first signal and a quadrature weighting coefficient for the quadrature component of the first signal, wherein the weighting coefficients are such that when the weighting coefficients are applied to the signals in phase and quadrature, the weighting coefficients shift the phase of the first signal by a given amount, where the given amount is based on a path distance D between a center (605) of the first element and a line perpendicular to the direction of the plane wave displacement (602) for a beam incident on the antenna array (200), the line passing through the center point (604) of the antenna array; summing the in-phase component of the first signal and the in-phase component of the second signal to create a summed in-phase signal; and summing the quadrature component of the first signal and the quadrature component of the second signal to create a summed quadrature signal; and weighting the summed in-phase signal with the in-phase weighting coefficient and weighting the summed quadrature signal with the quadrature weighting coefficient.

11. Communications satellite according to claim 10, characterized by the fact that said system is configured to process the set of signals in the first dimension by beamforming the set of signals by lines and said beamformer (250) is configured to process the signal set in the second dimension by beamforming the column signal set after beamforming the row signal set.

12. Communications satellite according to claim 10 or 11, characterized by the fact that said system is further configured to sum the weighted summed in-phase signal and the weighted summed quadrature signal.

13. The communications satellite of claim 12, wherein said system is further configured to output the sum of the weighted summed in-phase signal and the weighted summed quadrature signal for use in beamforming.

14. Communications satellite according to any one of claims 10 to 13, characterized in that it further comprises a computing device (400), wherein the computing device includes a bus (402), a processor (404), a main memory (406), a read-only memory (408), a storage device (410), an input device (412), an output device (414) and a communication interface (416); and wherein the input device is optionally configured to receive one or more visual inputs, audio inputs, button presses, or pen strokes.

15. The communications satellite of claim 14, wherein the output device includes a display including a touch screen and/or a speaker.