SpaceX-UFO天线技术专利曝光

2020年7月，SpaceX的星链计划开放用户试用申请。

业内人士表示：Spacex 规划42000多颗星，从终端天线角度看2度角就一颗星，终端固定天线波束做宽一点，然后初始调整方向图轴切面对准某一个轨道面就可以，根据星历计算好卫星波束路过终端的准确时间，数据路由切换交给星上处理就可以。 信关站罩子跟随天线转动，罩子倾斜范围有限用来应对过顶跟踪的，里面锅面还是方位俯仰，这样罩子直径可以小点，也能通过罩子的摆动直观判断天线大概工作状态。 星上数字路由处理了，上行噪声不累加到下行链路，卫星下行功率密度有-65，0.45口径天线就能达到接收百兆速率。

随之而来，曝光的就是马斯克说的“一根杆子顶着一个UFO”的东西：炒菜锅应该个是二维机械跟踪天线。

已知事实：

口径：0.48米；

伺服：至少有一个马达，天线会在一个方向上“摇头”；

供电：POE供电；

场景：固定站，不是移动站。

SpaceX-UFO炒菜锅相控阵技术专利

背景：天线通常以具有优选方向的图案产生辐射。例如，所产生的辐射图在某些方向上较强而在其他方向上较弱。同样，当接收电磁信号时，天线具有相同的首选方向。通过将天线的优选方向与目标或信号源的方向对准，可以改善信号质量（例如，信噪比或SNR），无论是在发送还是在接收情况下。然而，相对于信号的目标或信号源物理地重新定向天线通常是不切实际的。此外，源/目标的确切位置可能未知。为了克服上述天线的某些缺点，相控阵天线可以由一组天线元件组成，以模拟大型定向天线。相控阵天线的一个优点是它能够在不进行物理重新定位或重新定向的情况下，沿优选方向发送和/或接收信号的能力（例如，天线的波束成形能力）。

各个天线元件可以在彼此不同的时间检测到作为一组波阵面到达天线元件的输入射频（RF）信号。因此，来自RF源的相同信号可以包括从一个天线元件到另一天线元件的相位偏移。可以通过耦合到天线元件的移相器相对于相同参考来调整相位偏移，使得可以消除各个天线元件之间的相位偏移，并且可以在结构上和相干地组合在不同天线元件处接收的信号。可以对经相位校正的RF信号进行附加处理，以产生具有高SNR的接收信号。

天线元件和移相器（例如，移相器芯片）之间的信号可以通过在印刷电路板（PCB）上形成的迹线进行路由。相控阵天线系统中包括的移相器芯片的数量可能很大，尤其是对于能够接收和/或发射多波束的系统而言。定位移相器芯片（例如，表面安装在PCB上）和/或与移相器芯片相关联的迹线在PCB上可能会增加PCB的复杂性，例如包括大量的布线层。根据走线的布线方案，可能会导致走线长度相对较长，进而增加信号衰减，功耗和/或复杂度。

这些路由之间的电磁（EM）耦合也可能难以控制。此外，对于高频信号（例如，千兆赫（GHz）范围的信号），寄生电容降低了截止频率并限制了RF系统的带宽。结果，传统的相控天线阵列在相对窄的频带中工作，同时消耗相对高的功率。

配置具有增加的带宽同时保持主瓣功率与旁瓣功率的高比率的相控阵天线将是有利的。同样，配置重量减轻，尺寸减小，制造成本降低和/或功率要求降低的相控阵天线将是有利的。

提供本发明内容以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

大多数相控阵天线需要大量的移相器组件，以控制各个天线元件接收或发射的信号的相位，以控制波束成形的角度。在本公开的一些实施例中，可以在集成电路（IC）芯片（例如，半导体管芯）上构建多个移相器的阵列。结果，可以减少相控阵天线系统的成本，尺寸，面积，复杂性和功率需求。本公开例如可以实现为用于多波束接收元件的天线的二维（2-D）阵列（例如，M×N阵列）。在一些实施例中，天线阵列可以是一维（1-D）（例如，M ＝ 1或N ＝ 1）。由于可以在单个芯片上构建多个移相器，因此成本，尺寸，并且还可以减小芯片封装的重量。此外，与常规技术的基于印刷电路板（PCB）的信号路由相比，包括至少在移相器之间分配RF信号的信号路由（例如，跟踪路由）可以至少部分地在芯片上实现。在一些实施例中，每个包括多个移相器的几个芯片可以被组合成一个相控阵天线系统。

在某些IC芯片设计中，寄生电容可能会限制发射信号的频率，因为截止频率变得太低，尤其是对于千兆赫（GHz）范围的信号。在本公开的一些实施例中，寄生电容可以被构建在IC芯片上的分立电感器或被IC的导电迹线的电感吸收。在一些实施例中，IC芯片的输入和/或输出可以通过最佳的可调电阻器和/或平衡-不平衡变压器来端接，以实现更好的阻抗匹配（从而传递最佳功率）并减少来自较低反射RF波的噪声。

在一些实施例中，一种设备包括移相器的二维（2-D）阵列，该移相器阵列包括第一多个移相器和第二多个移相器，其中第一多个移相器布置在第一移相器中。移相器的二维阵列的方向，并且其中第一多个移相器电耦合到第一射频（RF）输入。第二多个移相器被布置在移相器的2-D阵列的第二方向上，并且其中第二多个移相器被电耦合到第一射频（RF）输出。第一方向和第二方向彼此相交。

在一些实施例中，一种用于相控阵波束成形的方法包括：接收第一射频（RF）输入信号；以及 通过第一多个移相器将第一RF输入信号相移为第一多个相移的RF信号；接收第二RF输入信号。该方法还包括通过第二多个移相器将第二RF输入信号相移为第二多个相移的RF信号；以及 将来自第一多个相移RF信号的第一相移RF信号与来自第二多个相移RF信号的第一相移RF信号组合为第一RF输出信号；将来自第一多个相移RF信号的第二相移RF信号与来自第二多个相移RF信号的第二相移RF信号组合为第二RF输出信号。第一和第二多个移相器以二维（2-D）排列

半导体管芯上的阵列，并且其中半导体管芯包括电耦合到移相器的二维阵列的电感器的二维阵列。

在一些实施例中，一种装置包括电子元件的二维（2-D）阵列，其包括第一多个电子元件和第二多个电子元件。所述第一多个电子元件沿所述电子元件的2-D阵列的第一方向布置，并且所述第一多个电子元件电耦合至第一射频（RF）输入。第二多个电子元件沿2-D电子元件阵列的第二方向布置，并且第二多个电子元件电耦合至第一射频（RF）输出。第一方向和第二方向彼此相交。

以下为spacex-ufo部分专利信息

专利1：超宽带可变相位环形振荡器阵列，架构和相关方法

Ultra-wideband variable-phase ring-oscillator arrays, architectures, and related methods

描述：描述了可变相位环形振荡器，其通过提供调谐放大器和单个移相器的对称环形配置来在天线阵列中的相邻元件之间提供线性相位进行。环形拓扑耦合到单个PLL，无需使用RF上/下转换混频器就可以直接调制和解调任意波形。PLL在发射模式下将发射波形分配到所有天线元件，并在接收模式下组合接收到的波形，而无需任何复杂的功率分配网络。描述了利用第一参考信号源，VPRO和第二参考信号源的超宽带架构和方法。还描述了控制阵列和光束转向的相关方法。

专利1.1 可变相位环形振荡器阵列，架构和相关方法

     Variable-phase ring-oscillator arrays, architectures, and related methods

描述：抽象(EN)本公开的实施例通过提供调谐放大器和单个移相器的对称环配置，允许阵列中的相邻元件之间的线性相位进行。该环形拓扑结构耦合到单锁相环（“ PLL”），无需使用RF上/下转换混频器就可以直接调制和解调任意波形。此外，PLL在发射模式下将发射波形分配到所有天线元件，并在接收模式下将接收到的波形合并在一起，而无需任何复杂的功率分配网络。

专利1.2 可执行文件中符号表的编码

     Encoding of Symbol Table in an Executable

描述：描述了一种编译源代码的方法，其中，符号信息被保留在优化的目标代码和可执行文件中。该符号信息以函数调用的形式保留，这些函数返回存储位置并使应用程序能够查询存储变量或函数数据的位置，然后访问该变量或函数数据。

专利2：包含电压可调移相器的相控阵天线

描述：本发明提供一种相控阵天线，其包括输入，电耦合到该输入的馈电网络，多个辐射元件，用于从馈电网络接收信号并在信号之前提供信号的相移的多个连续电压可调移相器。将信号传输到辐射元件，以及用于控制由移相器提供的相移的控制器。通过使用基于低成本，低损耗的电压可调介电材料的连续可调移相器，相控阵天线可以配置为产生可以一维（一维）或二维（二维）扫描的波束。

专利3：注塑相控阵天线系统

延伸：封装成型相控阵天线装置

解决问题：生产一种封装，该封装以高密度放置，即物理上很小的阵列，并通过缩短波导过程的长度（行程）来减少相控阵天线装置的插入损耗。

解决方案：此相控阵天线装置通过注塑成型形成，并具有多个应用金属镀层的号角辐射元件11。多个正交模式粘合剂12分别耦合到喇叭辐射元件。合适的是，在每个喇叭形辐射元件11的辐射开口上设置一个分隔壁13，以均衡在E和H平面上的辐射并增加了辐射元件的增益。非接触式贯通端口分隔壁和侧部端口分隔壁布置在各个正交模式装订器上。90 E和H平面波导耦合到正交模粘合剂的合适侧端口。垂直和水平移相器15耦合到各自的正交模式绑定器。

专利4：相控阵天线及其制造方法

描述：辐射元件的数量增加，也以低成本形成相对较小的相控阵天线，以提高增益。相控阵天线具有多层结构，其中，多个辐射元件（15），用于切换在各个辐射元件处发送/接收的RF信号的相位的移相器（17），以及分配/合成单元（14）形成在不同的层上。相移电路（17A-17D）由驱动器单元（12）单独地驱动，并且在其上形成相移器的层上，与其他配线图案一起同时形成相移器中使用的开关（17S）。

描述：即使增加了辐射元件的数量以增加增益，这种廉价的相控阵天线的尺寸也相对较小。它由多层结构组成，其多层结构均设有大量的辐射元件（15）和相位补偿器（17），每一个都对通过/接收的高频信号的相位进行相移。相应的辐射元件。它还包括分配器/合成器（14）。构成相位补偿器（17）的相位补偿电路（17A〜17D）由驱动电路（12）控制。该天线还包括用于相位补偿器的开关（17S），以及在载有相位补偿器（17）的层上的电线阵列。

解决问题：即使在增加辐射元件以提高增益的情况下，也要获得一种相对紧凑和廉价的相控阵天线。

解决方案：该相控阵天线1具有多层结构，其中形成有多个辐射元件15，用于改变每个辐射元件发送和接收的高频信号的相位的移相器17，以及分布和合成部分14。不同的层次。构成各移相器17的各移相电路由驱动单元12分别驱动。另外，在形成有移相器17的层中，与其他配线图案成批地形成用于移相器17的开关。

描述：即使增加了辐射元件的数量以增加增益，这种廉价的相控阵天线的尺寸也相对较小。它由多层结构组成，其多层结构均设有大量的辐射元件（15）和相位补偿器（17），每一个都对通过/接收的高频信号的相位进行相移。相应的辐射元件。它还包括分配器/合成器（14）。构成相位补偿器（17）的相位补偿电路（17A〜17D）由驱动电路（12）控制。该天线还包括用于相位补偿器的开关（17S），以及在载有相位补偿器（17）的层上的电线阵列。

专利5：具有互调抑制分支的RF系统

描述：公开了一种用于抑制三阶互调（IM3）乘积的RF系统。RF系统由并联耦合的多个分支组成。多个分支中的每个分支包括正相移网络，负相移网络和非线性分量，其中非线性分量耦合在正相移网络和负相移网络之间。RF系统还包括具有非线性分量的零偏移分支，该非线性分量与多个分支并联耦合。在一个实施例中，非线性部件是串联堆叠的场效应晶体管（FET），其包括RF开关，该RF开关具有用于零偏移分支的开关段和用于多个分支中的每一个的开关段。

专利5.1：具有互调抑制功能的双工TX滤波器和RF开关

描述：公开了一种用于抑制三阶互调（IM3）乘积的双工发送（TX）滤波器和RF开关。包括第一和第二双工器，每个都具有接收（RX）端口，TX端口和RX / TX端口。还包括分别具有第一，第二和第三端子的第一和第二功率分配器/组合器。还包括第一，第二和第三相移网络。第一功率分配器/组合器的第一端子耦合到第一双工器的TX端口，并且第一开关段耦合在第一双工器的RX / TX端口与第二耦合器的第一端子之间。第一相移网络耦合到第二双工器的TX端口，与第二相移网络串联的第二开关段耦合在第二双工器的RX / TX端口和第二耦合器之间。的第二个终端。第三相移网络耦合到第二双工器的RX端。

专利5.2：用于抑制互调的射频开关

描述：公开了一种射频（RF）开关，其适合于减小随着RF信号传播通过RF开关而产生的三阶互调（IM3）乘积。RF开关包括N个半导体开关段和N-1个相移网络，其中N-1个相移网络中的各个耦合在N个半导体开关段中的相邻半导体开关段之间，其中N是大于1的自然数。当RF开关接通时，由RF开关传播通过N-1个相移网络产生的IM3乘积被相移，使得IM3乘积至少被部分抵消。