Inhomogeneous dielectric lenses for electromagnetic waves can be produced by a process such as 3D printing to have controllable dielectric values. Dielectric values can be produced by a varying density of air voids within, for example, a dielectric matrix to obtain an effective overall density. Approaches in accordance with various embodiments can obtain uniform, isotropic dielectric properties without resonant behavior by the use of aperiodic distributions of nonuniformly-sized air voids. Target air fraction and distribution of air voids can be specified by a target dielectric constant through dielectric mixing rules, such as Maxwell-Garnet mixing rules, and a requirement for locally uniform distributions of air voids, while varying the density of the air voids across the overall structure to produce a desired gradient of dielectric properties.
H01Q 15/10 - Dispositifs de réfraction ou diffraction, p. ex. lentille, prisme concernant un réseau de discontinuité d'impédance tridimensionnel, p. ex. trous dans une surface conductrice ou disques conducteurs formant diélectrique artificiel
A field-assembled satellite communications terminal has a plurality of discrete, modular aperture blocks. Each aperture block contains an electrically steered antenna aperture, and a plurality of interconnection ports for power and data communications between the plurality of aperture blocks. The plurality of interconnection ports are removably connectable by the end user in the field. The terminal further has a signal processing system for receiving, processing, and generating signals to and from the apertures. The aperture blocks are connected to each other in the field and self-configure to form an electrically-steered antenna.
A microwave prism is used to repoint an operational Direct-to-Home (DTH) or Very Small Aperture Terminal (VSAT) reflector antenna as part of a ground terminal to receive (or transmit) signals from a different satellite or orbital position without physically moving the reflector or the feed horn antenna. The microwave prism operates by shifting the radiated fields from the horn antenna generally perpendicular to the focal axis of the parabolic reflector in order to cause the main beam of the reflector to scan in response. For an existing reflector antenna receiving signals from an incumbent satellite, a prism has been designed to be snapped into place over the feed horn and shift the fields laterally by a calibrated distance. The structure of the prism is designed to be positioned and oriented correctly without the use of skilled labor. This system allows a satellite service provider to repoint their subscribers to a new satellite by shipping a self-install kit of the prism that is pre-configured to have the correct orientation and position on the feed antenna to correctly re-point the beam at a different satellite once the prism is applied. One benefit of the system is that unskilled labor, i.e., the subscribers themselves, can be used to repoint a large number of subscriber antennas in a satellite network rather than requiring the cost of a truck roll and a technician to visit every site. The microwave prisms to implement this functionality can be constructed in different ways, with homogeneous slabs or blocks, Gradient-Index (GRIN), multi-layered dielectric, geometric or graded-index Fresnel-zone, metasurface, or metamaterial prisms. The geometric and electrical constraints of the design are determined by the incumbent and target satellites, and the ground terminal location.
H01Q 15/00 - Dispositifs pour la réflexion, la réfraction, la diffraction ou la polarisation des ondes rayonnées par une antenne, p. ex. dispositifs quasi optiques
H01Q 15/08 - Dispositifs de réfraction ou diffraction, p. ex. lentille, prisme constitués par une matière diélectrique solide
H01Q 15/23 - Combinaisons de surfaces réfléchissantes avec des dispositifs de réfraction ou de diffraction
H01Q 19/08 - Combinaisons d'éléments actifs primaires d'antennes avec des dispositifs secondaires, p. ex. avec des dispositifs quasi optiques, pour donner à une antenne une caractéristique directionnelle désirée utilisant des dispositifs de réfraction ou de diffraction, p. ex. lentilles pour modifier le diagramme de rayonnement d'un cornet rayonnant dans lequel il est disposé
H01Q 3/14 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne utilisant un mouvement mécanique relatif entre des éléments actifs primaires et des dispositifs secondaires des antennes ou systèmes d'antennes pour faire varier la position relative d'un élément primaire actif vis-à-vis d'un dispositif réfracteur ou diffracteur
4.
NON-COOPERATIVE POSITION, NAVIGATION, AND TIMING EXTRACTION FROM VSAT COMMUNICATIONS SIGNALS USING MULTI-BEAM PHASED ARRAY ANTENNA
A ground antenna determines the current time and its own position from received signals that were transmitted by artificial earth satellites for communication. A high-gain multi- beam electrically-steered antenna is combined with a processing system to measure the angles between two or more satellites and determine the present distance to each satellite by the information broadcast on the TT&C channel. The knowledge of the angles and distances, as well as the trajectory of the satellites, can be combined with their locations as predicted by the satellite ephemeris data to triangulate the location of the receiver. This system is different from conventional GPS antennas because it does not require the cooperation of active communication with the satellites to derive a location estimate. The location is computed by the ground terminal, not by the satellite. This system can be used in cases where other locating services are offline, jammed, or otherwise unavailable to maintain location and time synchronization.
G01S 3/38 - Systèmes pour déterminer une direction ou une déviation par rapport à une direction prédéterminée utilisant le réglage d'une orientation réelle ou effective d'une caractéristique de directivité d'une antenne ou d'un système d'antenne afin d'obtenir une valeur désirée du signal venu de cette antenne ou système d'antenne, p. ex. donner un signal maximal ou minimal
G01S 3/74 - Systèmes à voies multiples spécialement adaptés à la radiogoniométrie, c.-à-d. ayant un système d'antenne unique pouvant indiquer simultanément les directions de différents signaux
A multibeam Radio Frequency (RF) lens antenna is designed as a receiver for Global Navigation Satellite System (GNSS) applications, such as GPS (Global Positioning System), Galileo, GLONASS, COMPASS, and others. The RF lens and plurality of associated feed elements and receiver circuits combine to form a plurality of resulting high‐gain relatively narrow beams that, taken together, allow reception of signals from GNSS satellites over the entire upper hemisphere. Any kind of RF lens can be used, where the lens can be of homogeneous or inhomogeneous, dielectric or metamaterial / metasurface construction. The benefit of this approach to build a GNSS receiver over existing alternatives is increased gain and decreased noise at each receiver, which improves the signal to noise ratio (SNR) and improves the accuracy and reliability of the position and time measurements, while also reducing the impact of, and sensitivity to, interference, jamming, and spoofing signals. The approaches described in this patent can be combined with existing signal processing and accuracy improvement methods (such as Real‐Time Kinematic (RTK), Precise‐Point Positioning (PPP), and Differential GPS (DGPS)) for further benefits. This system has applications within the surveying, maritime, land mobility, aerospace, and government positioning market areas.
H01Q 3/24 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier l'orientation, par commutation de l'énergie fournie, d'un élément actif rayonnant à un autre, p. ex. pour commutation du lobe
G01S 19/36 - Détails de construction ou détails de matériel ou de logiciel de la chaîne de traitement des signaux concernant l'étage d'entrée du récepteur
H01Q 19/06 - Combinaisons d'éléments actifs primaires d'antennes avec des dispositifs secondaires, p. ex. avec des dispositifs quasi optiques, pour donner à une antenne une caractéristique directionnelle désirée utilisant des dispositifs de réfraction ou de diffraction, p. ex. lentilles
A circuit has at least one amplifier and a signal routing device such as one or more switches, and an array of antenna elements from which some subset must be enabled and processed at a time. The antenna elements can be grouped in accordance with an organization scheme (e.g., rows, columns) to enable more flexibility in selecting and routing the signals. The system is used to create one or more beams, which can be pointed (steered) to a wide range of directions by means of selecting one or more feed antennas in a switched-feed antenna without including full receive and transmit circuitry (DSP, frequency conversion) for each feed in the array. In this case, minimizing the number of DSP chains is desirable to reduce the cost, power, and complexity of the antenna. The resulting beam(s) can be combined and manipulated to support multiple users, track several targets, increase operational range, increase radar resolution, or data-rate in communications.
H01Q 21/06 - Réseaux d'unités d'antennes, de même polarisation, excitées individuellement et espacées entre elles
H01Q 3/24 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier l'orientation, par commutation de l'énergie fournie, d'un élément actif rayonnant à un autre, p. ex. pour commutation du lobe
7.
IMPROVED GAIN ROLL-OFF FOR HYBRID MECHANICAL-LENS ANTENNA PHASED ARRAYS
A hybrid mechanical-lens array antenna is described that can be configured with different orientations and arrangements of the plurality of lenses within the array to control and enhance the performance at different regions of scan. This can include the addition of a secondary array (a skirt) at a large tilt angle, tilting the primary array, tilting the individual lenses within the primary array, or any combination. These design choices, when holding the number of lens modules (and, therefore, cost and power consumption) constant, have the effect of changing the system height, reducing the boresight gain and increasing the gain at scan, with each option showing different trades of height and scan and boresight performance.
H01Q 3/04 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne utilisant un mouvement mécanique de l'ensemble d'antenne ou du système d'antenne pour faire varier une coordonnée de l'orientation
H01Q 3/26 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la phase relative ou l’amplitude relative et l’énergie d’excitation entre plusieurs éléments rayonnants actifsDispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la distribution de l’énergie à travers une ouverture rayonnante
H01Q 15/02 - Dispositifs de réfraction ou diffraction, p. ex. lentille, prisme
H01Q 21/06 - Réseaux d'unités d'antennes, de même polarisation, excitées individuellement et espacées entre elles
H01Q 1/42 - Enveloppes non intimement mécaniquement associées avec les éléments rayonnants, p. ex. radome
H01Q 3/24 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier l'orientation, par commutation de l'énergie fournie, d'un élément actif rayonnant à un autre, p. ex. pour commutation du lobe
A multi-band antenna system that includes a first antenna array and a second antenna array. The first antenna array includes a plurality of lens sets, each including a lens and feed element(s) configured to transmit and/or receive electromagnetic signals that pass through the lens. The second antenna array includes a plurality of antenna elements, each disposed between two of the lenses of the first array.
H01Q 3/04 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne utilisant un mouvement mécanique de l'ensemble d'antenne ou du système d'antenne pour faire varier une coordonnée de l'orientation
H01Q 3/26 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la phase relative ou l’amplitude relative et l’énergie d’excitation entre plusieurs éléments rayonnants actifsDispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la distribution de l’énergie à travers une ouverture rayonnante
H01Q 3/46 - Lentilles actives ou réseaux réfléchissants
H01Q 5/42 - Structures imbriquées ou entrelacéesDispositions combinées ou présentant un couplage électromagnétique, p. ex. comprenant plusieurs éléments rayonnants alimentés sans connexion commune utilisant plusieurs réseaux imbriqués
H01Q 19/06 - Combinaisons d'éléments actifs primaires d'antennes avec des dispositifs secondaires, p. ex. avec des dispositifs quasi optiques, pour donner à une antenne une caractéristique directionnelle désirée utilisant des dispositifs de réfraction ou de diffraction, p. ex. lentilles
9.
DYNAMIC INTERFERENCE REDUCTION FOR ANTENNA BEAM TRACKING SYSTEMS
An antenna beam tracking system has dynamic interference reduction. The system includes antennas that can form multiple beams, each beam of which can continually track or point its beams independently in various angular directions. A first beam continually tracks and receives (downlink) signals from a desired source or node such as a satellite or terrestrial node which generally has an apparent motion relative to the antenna. A second beam continually tracks and receives potentially harmful interference signals that may arise from different directions. The signals of the second beam are dynamically coupled to the signals in the first beam in such a manner as to effect cancellation or substantial reduction of the interference.
An antenna system that includes a plurality of lens sets. Each lens set includes a lens and at least one feed element. At least one feed element is aligned with the lens and configured to direct a signal through the lens at a desired direction.
H01Q 3/14 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne utilisant un mouvement mécanique relatif entre des éléments actifs primaires et des dispositifs secondaires des antennes ou systèmes d'antennes pour faire varier la position relative d'un élément primaire actif vis-à-vis d'un dispositif réfracteur ou diffracteur
H01Q 3/24 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier l'orientation, par commutation de l'énergie fournie, d'un élément actif rayonnant à un autre, p. ex. pour commutation du lobe
H01Q 3/30 - Dispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la phase relative ou l’amplitude relative et l’énergie d’excitation entre plusieurs éléments rayonnants actifsDispositifs pour changer ou faire varier l'orientation ou la forme du diagramme de directivité des ondes rayonnées par une antenne ou un système d'antenne faisant varier la distribution de l’énergie à travers une ouverture rayonnante faisant varier la phase
H01Q 19/06 - Combinaisons d'éléments actifs primaires d'antennes avec des dispositifs secondaires, p. ex. avec des dispositifs quasi optiques, pour donner à une antenne une caractéristique directionnelle désirée utilisant des dispositifs de réfraction ou de diffraction, p. ex. lentilles
A system designs a thin and relatively flat microwave focusing lens that can produce multiple simultaneous beams, using readily-available isotropic dielectric materials, and having a gradient-index (GRIN) profile. The design optimizes the lens to achieve beam scanning and/or multiple beams over a wide field of regard (FOR) with broad bandwidth and a very short focal length compared with conventional lenses. The lens can be used individually or as an element in a more complex antenna having multiple lenses in various orientations that are independently switched, selected and/or excited simultaneously as elements in a phased array. The antenna terminal incorporates such lens into an array of lenses along with one or more feeds to produce single or multiple beams covering a broad field of regard for such applications as satellite communications on-the-move, cellular, broadband point-point or point-multipoint and other terrestrial or satellite communications systems. The lens and array design support multiple simultaneous independently steerable beams as well as null placement for interference cancellation.
H01Q 15/02 - Dispositifs de réfraction ou diffraction, p. ex. lentille, prisme
H01Q 15/08 - Dispositifs de réfraction ou diffraction, p. ex. lentille, prisme constitués par une matière diélectrique solide
H01Q 19/06 - Combinaisons d'éléments actifs primaires d'antennes avec des dispositifs secondaires, p. ex. avec des dispositifs quasi optiques, pour donner à une antenne une caractéristique directionnelle désirée utilisant des dispositifs de réfraction ou de diffraction, p. ex. lentilles
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