自修復(fù)陣列系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及向相位陣列系統(tǒng)及方法增加自修復(fù)性能。
【背景技術(shù)】
[0002]當前用于陣列的自修復(fù)方法通常要求在陣列能夠被診斷并被重構(gòu)之前陣列脫機以補償失效。這在陣列聯(lián)機時可能會引起自修復(fù)陣列的故障、損失和失能，這導(dǎo)致陣列低于標準的性能。其他當前自修復(fù)陣列可能會經(jīng)歷不同類型的問題，諸如，必須向自修復(fù)陣列增加昂貴的硬件。
[0003]需要一種自修復(fù)陣列系統(tǒng)和方法來克服一個或多個當前自修復(fù)陣列或使用方法的一個或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施方式中，公開了一種處理自修復(fù)陣列的失效的方法。在一個步驟中，通過監(jiān)測自修復(fù)陣列的失效元件的特性來檢測所述失效元件。
[0005]在另一個實施方式中，公開了一種處理自修復(fù)陣列的失效的方法。在一個步驟中，通過調(diào)整自修復(fù)陣列的失效元件的特性自動修正失效元件以補償失效元件的一部分。
[0006]又在另一個實施方式中，公開了一種處理自修復(fù)陣列的失效的方法。在一個步驟中，當自修復(fù)陣列的一個或多個元件失效時，通過檢測和模擬自修復(fù)陣列的失效的一個或多個元件對自修復(fù)陣列的性能的影響來修正自修復(fù)陣列的性能。
[0007]僅由所附權(quán)利要求想定本公開的范圍并且本公開的范圍不受該
【發(fā)明內(nèi)容】
中陳述的影響。
【附圖說明】
[0008]參考以下附圖以及描述能夠更好得理解本公開。附圖中的組件不一定按比例，其重點在于說明本公開的原理。
[0009]圖1 是不出包括數(shù)控相控陣雷達(digitally-controlled phased-array radar)的系統(tǒng)的一個實施方式的框圖；
[0010]圖2示出用于處理自修復(fù)陣列中的失效的陣列系統(tǒng)的框圖的一個實施方式；
[0011]圖3示出處理自修復(fù)陣列中的失效的方法的一個實施方式的流程圖；
[0012]圖4示出處理自修復(fù)陣列中的失效的方法的一個實施方式的流程圖；以及
[0013]圖5示出處理自修復(fù)陣列中的失效的方法的一個實施方式的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在一個實施方式中，本公開涉及一種已經(jīng)遭受一個或多個收發(fā)(T/R)模塊的劣化或遺失的數(shù)控相控陣雷達的飛行中自診斷和自修復(fù)的系統(tǒng)和方法。該方法結(jié)合診斷、失效分類、自動修正、以及重構(gòu)的多個階段來補償T/R模塊劣化和/或失效從而以盡可能在可容忍的性能特性內(nèi)的一定的降級操作模式在其現(xiàn)行使用時最大化陣列的效用。在其他實施例中，本公開可用于不同的系統(tǒng)和方法中。
[0015]圖1是示出包括數(shù)控相控陣雷達的系統(tǒng)10的一個實施方式的框圖。系統(tǒng)10包括自修復(fù)陣列12，所述自修復(fù)陣列12包含多個元件14和16、處理器18、存儲器20、以及程序代碼22。為簡單起見，僅示出兩個元件14和16，但自修復(fù)陣列12可以包括任何數(shù)量的元件14和16。元件14包括天線24、放大器模塊26以及驅(qū)動模塊28。天線24被配置為發(fā)送與接收雷達信號。放大器模塊26與天線24電連通。放大器模塊26包括用于發(fā)送雷達信號的功率放大器、用于接收返回的雷達信號的低噪放大器、用于將放大器連接至天線單元和數(shù)據(jù)線、診斷線以及控制線的開關(guān)。放大器模塊26可以進一步包括用于感測、診斷、控制、及冗余的另外組件和電路。在其他實施方式中，放大器模塊26可進一步包括不同的組件。驅(qū)動模塊28與放大器模塊26電連通。驅(qū)動模塊28控制放大器模塊26。
[0016]元件16包括校準端口 30、放大器模塊32以及驅(qū)動模塊34。校準端口 30是專門為校準一般收/發(fā)陣列單元而設(shè)計的獨有的天線單元。在一個實施方式中，校準端口 30是簡單的二極管天線單元。在其他實施方式中，校準端口 30可變化。放大器模塊32是出于校準一般收/發(fā)陣列單元的目的而專門為驅(qū)動校準端口 30天線而設(shè)計的放大器模塊。因此，其結(jié)合了性能特征(例如，靈敏度、噪聲系數(shù)、輸出功率、穩(wěn)定性、壽命)超過一般的發(fā)送/陣列元件的發(fā)送和接收放大器，所述發(fā)送和接收放大器被校準至精確的容限，從而使得所述放大器的性能充分高而被認為是發(fā)送/陣列元件的性能的“真實”讀取。驅(qū)動模塊34是專門設(shè)計成控制放大器模塊32的數(shù)字驅(qū)動模塊，其結(jié)合了校準行為所需的操作模式(例如，對發(fā)送與接收路徑更寬的控制和范圍、高靈敏度接收路徑、以及更加精確的振幅和相位控制)。
[0017]處理器18與元件14和16以及存儲器20電連通。存儲器20包括運行處理器18的程序代碼22。程序代碼22被配置為執(zhí)行本公開的方法來處理自修復(fù)陣列12中的失效。繼程序代碼22后的處理器18被配置為向元件14和16及自修復(fù)陣列12提供指令。處理器18被配置為控制驅(qū)動模塊28和34。系統(tǒng)10被配置為執(zhí)行本公開的方法來處理自修復(fù)陣列12中的失效。在其他實施方式中，系統(tǒng)10的一個或多個組件在類型、數(shù)量、或功能方面不同，系統(tǒng)10的一個或多個組件可以不存在，或者系統(tǒng)可以包括一個或多個附加組件。雖然本公開的方法通常適用于數(shù)控相控陣雷達，其主要實施方式是為具有獨立可控的收/發(fā)(“T/R”)元件的雷達而設(shè)計的軟件和硬件，這些獨立可控制的收/發(fā)元件是使用具有并沒有很好確定的可靠性特征的硬件技術(shù)構(gòu)建的。
[0018]圖2示出處理自修復(fù)陣列中的失效的陣列系統(tǒng)40的框圖的一個實施方式。陣列系統(tǒng)40可以使用圖1的系統(tǒng)10。在其他實施方式中，陣列系統(tǒng)40可以使用不同的系統(tǒng)或方法。陣列系統(tǒng)40包括陣列控制子系統(tǒng)42、診斷子系統(tǒng)44、自動修正子系統(tǒng)46以及陣列重構(gòu)子系統(tǒng)48。陣列控制子系統(tǒng)42被配置為管理陣列系統(tǒng)40的全部操作，包括周期性執(zhí)行自修復(fù)包含診斷子系統(tǒng)44、自動修正子系統(tǒng)46、以及陣列重構(gòu)子系統(tǒng)48的陣列系統(tǒng)40的子系統(tǒng)。
[0019]診斷子系統(tǒng)44被配置為監(jiān)測、檢測以及診斷陣列系統(tǒng)40的每個單獨陣列元件的失效。用于監(jiān)測的示例性方法包括使用嵌入式傳感器采樣可觀察物理特征，諸如其電源線的DC電流和電壓、表面和環(huán)境溫度、以及其放大器的輸出功率和相位的算法。用于檢測的示例性方法包括將采樣值與參考(基準)值進行比較從而確定它們是否已經(jīng)偏離參考到將會被認為是失效的程度的算法。用于診斷的示例性方法包括分析用于檢測失效的值以及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)從而確定已經(jīng)發(fā)生的失效類型的算法。使用根據(jù)它們可觀察的特性及它們對陣列系統(tǒng)40的性能的影響對失效進行分組的分類模型來識別失效的類型。失效的分類引導(dǎo)在自修復(fù)的隨后的階段中所采取的行動。
[0020]在監(jiān)測、檢測、及診斷元件的功率放大器(PA)的失效的上下文中提供了更具體的實例?？梢酝ㄟ^檢測其晶體管中漏電流的偏差間接地診斷PA的輸出功率失效。根據(jù)先前PA功率輸出失效的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的模型表示漏電流的下降與PA輸出功率的下降有相互關(guān)系。也可使用元件上的功率檢測傳感器(例如，GaN芯片上的基于微帶的傳感器，其測量元件及其天線饋線之間的接口處的輸出功率)或者嵌入陣列孔徑中的元件的天線附近的類似的功率感傳器檢測輸出功率中的偏差來直接診斷。可以使用元件上或嵌入于陣列孔徑中的傳感器直接地診斷PA的輸出相位失效。也可根據(jù)表不輸出功率的偏差與輸出相中的偏差有相互關(guān)系的先前PA功率輸出失效的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的模型間接地檢測。
[0021]自動修正子系統(tǒng)46被配置為選擇并對失效的元件的輸入和控制參數(shù)進行調(diào)整，所述控制參數(shù)被設(shè)計成根據(jù)陣列的狀態(tài)與操作使其性能處于原始規(guī)范范圍內(nèi)或處于可接受的性能范圍內(nèi)。自動修正的示例性方法包括這樣的算法，即，假設(shè)診斷子系統(tǒng)44中失效數(shù)據(jù)和陣列內(nèi)元件的操作環(huán)境，選擇元件的一個或多個“可調(diào)”參數(shù)并調(diào)整它們?yōu)樾阅芷钭鲂拚Ｔ目烧{(diào)參數(shù)包括控制參數(shù)，諸如，元件放大器的偏壓、元件的輸入和輸出路徑中移相器和衰減器的設(shè)置、以及變溫控制的設(shè)置。元件的可調(diào)參數(shù)還包括諸如輸入信號的功率的輸入?yún)?shù)。
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