BR112016018895B1 - Antena alimentada cilindricamente e método para seu uso - Google Patents

Abstract

ANTENA E MÉTODO DE OPERAÇÃO DA REFERIDA ANTENA. Um aparelho é ora mostrado para uma antena alimentada cilindricamente e método para uso da mesma. Em uma configuração, a antena compreende uma alimentação de antena para entrar em uma onda de alimentação cilíndrica, uma primeira camada acoplada à alimentação da antena e na qual a onda de alimentação se propaga externamente e concentricamente à partir da alimentação, uma segunda camada acoplada à primeira camada para motivar a onda de alimentação a ser refletida nas bordas da antena e se propagar internamente através da segunda camada das bordas da antena, e uma matriz de radio freqüência (RF) acoplada à segunda camada, onde a onda de alimentação interage com a matriz RF para gerar um feixe.

Description

[0001] O presente pedido de patente reivindica prioridade e incorpora por referência o correspondente pedido de patente provisional norte-americano No. 61/941.801, intitulado “Controle de Acoplamento e Polarização para uma Antena Holográfica Alimentada Cilindricamente” requerido em 19 de fevereiro de 2014, bem como o pedido de patente provisional norte americano No. 62/012.897, intitulado “Um Sistema de Antena Metamaterial para Satélites de Comunicações de Estações Terrenas”, requerido em 16 de junho de 2014.

[0002] Configurações da presente invenção referem-se ao campo de antenas, mais particularmente, as configurações da presente invenção relatam uma antena que é cilindricamente alimentada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Produtos Thinkom alcançam dupla polarização circular usando banda- Ka usando abordagem baseada em PCB, geralmente usando uma Cantoneira Transversal Inclinada Variável, ou abordagem “VICTS” com dois tipos de rotação mecânica. O primeiro tipo gira uma matriz em relação a outra e o segundo tipo gira ambas em azimute. As primárias limitações são intervalo de varredura (Elevação entre 20 e 70 graus, nenhum costado sendo possível) e performances de feixe (às vezes limitando-se á Rx somente).

[0004] And et al., “Radial line slot antenna for 12 GHz DBS satellite reception”, e Yuan et al., “Design and Experiments of a Novel Radial Line Slot Antenna por High-Power Microwave Applications” discutem várias antenas. A informação das antenas descritas em ambos desses documentos é que um feixe é formado somente em um ângulo estático. As estruturas de alimentação descritas nos documentos são dobradas, dupla camada, onde a primeira camada aceita o pino de alimentação e irradia o sinal para fora das bordas, curvando o sinal até a camada superior e a camada superior então transmite da periferia ao centro excitando as aberturas ao longo do caminho. As aberturas são tipicamente orientadas em pares ortogonais, dando uma polarização circular fixa na transmissão e oposto no modo receptor. Finalmente, um absorvedor encerra qualquer energia que permaneça.

[0005] “Scalar and Tensor Holographic Artificial Impedance Surfaces”, Autores Fong, Colburn, Ottusch, Visher, Sievenpiper. Enquanto Sievenpiper tem mostrado como uma antena de varredura dinâmica seria alcançada, a fidelidade da polimerização mantida durante a varredura é questionável. Isto porque o requerido controle de polarização é dependente da impedância tensorial requerida em cada elemento radiante. Isto será mais facilmente alcançado pelo elemento de inteligente rotação. Mas como as antenas de varreduras, a polarização em cada elemento se altera, e então a rotação requerida também mudará. Uma vez que esses elementos são fixados e não podem ser rotacionados dinamicamente, não há maneira para a varredura e manter o controle da polarização.

[0006] A abordagem de indústrias padronizadas para alcançar antenas de varredura de feixe tendo controle de polarização usualmente usam ou antenas rotacionadas mecanicamente ou algum tipo de movimento em combinação com controle de feixe eletrônico. A classe mais onerosa de opções é uma antena totalmente de fase de matriz. Antenas poderão receber múltiplas polarizações simultaneamente, mas requerem um cardam para escanear. Mais recentemente, combinando o movimento mecânico em um eixo com escaneamento eletrônico em um eixo ortogonal tem resultado em estruturas com um alto raio de aspecto que requerem menos volume, mas sacrificam o desempenho do feixe ou o controle da polarização dinâmica, como o sistema Thinkom.

[0007] Abordagens anteriores usam uma guia de ondas e uma estrutura de alimentação divisora para antenas de alimentação. Entretanto, as configurações de guias de ondas tem impedância oscilando próximo de um costado (um intervalo de banda criado por estruturas periódicas de comprimento de onda-1); requerendo ligação com distintos CTEs. Tendo uma perda ôhmica da estrutura de alimentação; e/ou tendo milhares de vias para se estender ao plano do solo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Um aparelho é mostrado aqui para uma antena alimentada cilindricamente e método para uso do mesmo. Em uma configuração, a antena compreende: uma antena de alimentação para a entrada de uma onda de alimentação cilíndrica; uma primeira camada acoplada à antena de alimentação na qual a onda de alimentação se propaga externamente e concentricamente à partir da alimentação; uma segunda camada acoplada à primeira camada para motivar a onda de alimentação a ser refletida nas bordas da antena e se propagar internamente através da segunda camada das bordas da antena; e uma matriz de radio-frequência (RF) acoplada à segunda camada onde a onda de alimentação interage com a matriz RF para gerar um feixe.

[0009] A presente invenção será melhor compreendida à partir de detalhada descrição da mesma, com relação aos desenhos em anexo das várias configurações, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 ilustra uma vista superior de uma configuração de uma alimentação coaxial que é usada para prover a alimentação da onda cilíndrica; - As Figuras 2A e 2B ilustram vistas laterais das configurações de uma estrutura de antena alimentada cilindricamente; - A Figura 3 ilustra uma vista superior de uma configuração de uma antena adesiva acoplada à ranhura, ou distribuída; - A Figura 4 ilustra uma vista lateral de uma antena adesiva alimentada pela fenda que é parte de um sistema de antena alimentada cilindricamente; - A Figura 5 ilustra um exemplo de um material dielétrico no qual a onda de alimentação é lançada; - A Figura 6 ilustra uma configuração de uma placa de íris mostrando fendas e sua orientação; - A Figura 7 ilustra a maneira na qual a orientação de uma combinação de adesivo/íris sendo determinada; - A Figura 8 ilustra a íris agrupada em dois conjuntos, com o primeiro conjunto rotacionado à -45 graus relativo ao vetor de alimentação de energia e o segundo conjunto rotacionado à + 45 graus relativo ao vetor de alimentação de energia; - A Figura 9 ilustra uma configuração de uma placa remendada ; - A Figura 10 ilustra um exemplo de elementos com remendos na Figura 9 que são determinados para estarem fora de uma freqüência de operação; - A Figura 11 ilustra um exemplo de elementos com remendos na Fig. 9 que são determinados para estar em uma freqüência de operação; - A Figura 12 ilustra os resultados de completa modelagem da onda que mostra a resposta de um campo elétrico à um padrão de controle/modulação ligados e desligado com relação aos elementos das Figs. 10 e 11; - A Figura 13 ilustra a formação do feixe usando uma configuração de uma antena alimentada cilindricamente; - As Figuras 14 Ae 14B ilustram remendos e ranhuras posicionadas em um padrão colméia de abelhas; - As Figuras 15A-C ilustram remendos e ranhuras associadas posicionadas em anéis para criar um layout radial, um padrão de controle associado, e resposta da antena resultante; - As Figuras 16A e 16B ilustram polarização circular do lado direito e polarização circular do lado esquerdo, respectivamente; - A Figura 17 ilustra uma parte de uma antena alimentada cilindricamente que inclui uma camada de vidro contendo os remendos; - A Figura 18 ilustra um círio linear de um dielétrico; - A Figura 19A ilustra um exemplo de uma onda de referência; - A Figura 19B ilustra uma onda objeto gerada; - A Figura 19C é um exemplo do padrão de modulação sinusoidal resultante; - A Figura 20 ilustra uma configuração de um a antena alternativa na qual cada das laterais inclui uma etapa para motivar a viagem da onda a ser transmitida de uma camada inferior à uma camada superior.

DETALHADA DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0010] Configurações da invenção incluem uma arquitetura de configuração de antena que alimenta a antena de um ponto central com uma excitação (onda de alimentação) que difunde de uma maneire concêntrica ou cilíndrica externamente do ponto de alimentação. A antena trabalha pela disposição de múltiplas antenas de sub-abertura alimentadas cilindricamente (por exemplo, antenas remendadas) com a onda de alimentação. Em uma configuração alternativa, a antena é alimentada à partir do perímetro interno, melhor que à partir da central externa. Isto poderá ser adequado uma vez que ela contrai a decadência da excitação de amplitude causada pela dispersão de energia da abertura. A dispersão ocorre similarmente em ambas orientações, mas o natural círio causado pela focagem da energia na onda de alimentação quando ela viaja do perímetro interno contraindo o decréscimo do círio causado pela dispersão intencionada.

[0011] Configurações da invenção incluem uma antena holográfica baseada na duplicação da densidade tipicamente requerida para alcançar a holografia e preencher a abertura com dois tipos de conjuntos ortogonais de elementos. Em uma configuração, um conjunto de elementos é linearmente orientado à +45 graus relativo à onda de alimentação, e o segundo conjunto de elementos sendo orientado à -45 graus relativo à onda de alimentação. Ambos tipos são iluminados pela mesma onda de alimentação, que, em uma forma é um modo de placa paralela lançada por um pino coaxial alimentado.

[0012] Na seguinte descrição, numerosos detalhes são estabelecidos para prover uma mais completa explanação da presente invenção. Será aparente, entretanto, à um especialista no assunto conhecedor do estado da técnica, que a presente invenção poderá ser praticada sem esses específicos detalhes. Em outras instancias, estruturas bem conhecidas e dispositivos são mostrado na forma de diagrama de bloco, melhor que em detalhes, no sentido de evitar o ofuscamento da presente invenção.

[0013] Algumas partes da detalhada descrição que seguem são apresentadas em termos de algoritmos e representações simbólicas de operações em bits de dados no interior da memória de um computador. Essas descrições de algoritmos e representações são os meios usados por aquele especialista na arte de processamento de dados para mais efetivamente transmitir a substancia de seu trabalho à outros especialistas no assunto. Um algoritmo é aqui, e geralmente, concebido para ser uma própria consistente seqüência de etapas levando a um desejado resultado. As etapas são aquelas requerendo manipulações físicas de quantidades físicas. Usualmente, apesar de não necessário, essas quantidades tomam a forma de sinais elétricos ou magnéticos capazes de serem armazenados, transferidos, combinados, comparados, e ainda manipulados. Tem sido comprovado às vezes, principalmente por razões de uso comum, para ser referir a esses sinais como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números, ou outros.

[0014] Deverá ser trazido em mente, entretanto, que todos desses e similares termos são para ser associados com apropriadas quantidade físicas e são meramente convenientes rótulos aplicados à essas quantidades. A menos que especificamente estabelecido salvo contrário da seguinte discussão, será apreciado que a integral descrição, discussões utilizando os termos como “processamento” ou “computação” ou “calculando” ou “determinando” ou “exibindo” ou outros, se referem à ações e processos de um sistema de computador, ou similar dispositivo de computação eletrônica, que manipula e transforma dados representados como quantidades físicas (eletrônicas) dentro de registros de sistemas de computador e memórias em outros dados similarmente representados como quantidades físicas no interior das memórias do sistema de computador ou registros ou outros como armazenamento de informação, transmissão ou dispositivos de exibição.

Visão Geral de um Exemplo do Sistema de Antena

[0015] Configurações de um sistema de antena metamaterial para estações terrestres de comunicações de satélite serão descritas. Em uma configuração, o sistema de antena é um componente ou sub-sistema de uma estação terrestre de satélite (ES) operando em uma plataforma móvel (por exemplo, terrestre, marítima, aeronáutica, etc,) que opera usando ou freqüências de banda-Ka ou freqüências de banda-Ku para comunicações de satélite comercial civil. Notar que as configurações do sistema de antena também poderão ser usadas em estações terrestres que não estão em plataformas móveis (por exemplo fixadas em estações terrestre transportáveis).

[0016] Em uma configuração, o sistema de antena usa tecnologia metamaterial de dispersão de superfície para formar e transmitir e dirigir e receber feixes através de separadas antenas. Em uma configuração, os sistemas de antena são sistema análogos, em contraste à sistemas de antena que empregam processamento de sinais digitais para eletricamente formar feixes direcionados (como sistemas de antenas faseadas).

[0017] Em uma configuração, o sistema de antena é compreendido de três sub-sistemas funcionais: (1) uma estrutura de propagação de onda consistindo de uma arquitetura de onda de alimentação; (2) um sistema de células de unidade de metamaterial dispersão de onda; e (3) uma estrutura de controle para comandar a formação de uma campo de radiação ajustável (feixe) de elementos de propagação de metamaterial usando princípios holográficos.

Exemplos de Estruturas de Propagação de Onda

[0018] A Figura 1 ilustra uma vista superior de uma configuração de uma alimentação coaxial que é usada para prover uma onda de alimentação cilíndrica. Referindo-se à Figura 1, a alimentação coaxial inclui um condutor central e um condutor externo. Em uma configuração, a arquitetura de alimentação da onda cilíndrica alimenta a antena à partir de um ponto central com uma excitação que se espalha externamente de uma maneira cilíndrica do ponto de alimentação. Isto representa dizer que uma antena cilíndrica cria uma onda de alimentação concêntrica viajando externamente. Mesmo assim, a forma da antena de alimentação cilíndrica em torno da alimentação cilíndrica poderá ser circular, quadrada ou em qualquer forma. Em outra configuração, uma antena alimentada cilindricamente cria uma onda de alimentação viajando internamente. No referido caso, a onda de alimentação mais naturalmente vem de uma estrutura circular.

[0019] A Figura 2A ilustra uma vista lateral de uma configuração de uma estrutura de antena alimentada cilindricamente. A antena produz uma onda viajando internamente usando uma dupla camada de estrutura alimentada (ou seja, duas camadas de uma estrutura alimentada). Em uma configuração, a antena inclui uma forma externa circular, apesar de não ser requerida. Assim, as estruturas viajando internamente não circulares poderão ser usadas. Em uma configuração, a estrutura da antena na Figura 2A inclui a alimentação coaxial da Figura 1.

[0020] Referindo-se à Figura 2, um pino coaxial 201 é usado para excitar o campo no nível inferior da antena. Em uma configuração, o pino coaxial 201 é um pino coaxial 500 que é prontamente viável. O pino coaxial 201 é acoplado (por exemplo, aparafusado) ao fundo da estrutura da antena, que é o plano do solo condutivo 202.

[0021] Separado do plano do solo condutivo 202 se encontra um condutor intersticial 203, que é um condutor interno. Em uma configuração, o plano de solo condutivo 202 e o condutor intersticial 203 são paralelos entre si. Em uma configuração, a distância entre o plano do solo 202 e o condutor intersticial 203 é 0.1 - 0.15”. Em outra configuração, a distância poderá ser À/2, onde À é o comprimento da onda da onda de viagem na freqüência da operação.

[0022] O plano de solo 202 é separado do condutor intersticial 203 através de um espaçador 204. Em uma configuração, o espaçador 204 é uma espuma ou um espaçador como ar. Em uma configuração, o espaçador 204 compreende um espaçador plástico.

[0023] No topo do condutor intersticial 203 se encontra a camada dielétrica 205. Em uma configuração, a camada dielétrica 205 é plástica. A Figura 5 ilustra um exemplo de um material dielétrico no qual uma onda de alimentação é lançada. O propósito da camada dielétrica 205 é abrandar a onda de viagem relativa à velocidade do espaço livre. Em uma configuração, a camada dielétrica 205 abranda a onda de viagem por 30% relativa ao espaço livre. Em uma configuração, a faixa de índices de refração que são adequados para a formação do feixe são 1.2 - 1.8, onde o espaço livre tem por definição um índice de refração igual à 1. Outros materiais espaçadores dielétricos, como, por exemplo, plástico, poderão ser usados para alcançar este efeito. Notar que materiais outros que plástico poderão ser usados desde que eles atinjam o efeito de abrandamento da onda. Alternativamente, um material com estruturas distribuídas poderá ser usado como dielétrico 205, como estruturas metálicas de sub-comprimento de onda periódica que poderão ser maquinadas ou litograficamente definidas, por exemplo.

[0024] Um sistema RF 206 se encontra no topo do dielétrico 205. Em uma configuração, a distância entre o condutor intersticial 203 e o sistema RF é de 0.1 '0.15”. Em outra configuração, esta distância poderá ser Àeff/2, onde Àeff é o efetivo comprimento da onda na média na freqüência na configuração.

[0025] A antena inclui laterais 207 e 208. As laterais 207 e 208 são angulares para motivar a viagem da onda de alimentação do pino coaxial 201 a ser propagado da área abaixo do condutor intersticial 203 (a camada espaçadora) à área acima do condutor intersticial 203 ( a camada dielétrica) através de reflexão. Em uma configuração, o ângulo das laterais 207 e 208 estão em ângulos de 45o. Em uma configuração alternativa, as laterais 207 e 208 poderão ser substituídas com um raio contínuo para atingir a reflexão. Enquanto a Figura 2A mostra laterais angulares que tem o ângulo de 45 graus, outros ângulos que acompanham transmissão de sinal à partir do nível de alimentação inferior ao nível de alimentação superior poderão ser usados. Assim dado que o efetivo comprimento da onda na alimentação inferior geralmente será diferente que na alimentação superior, algum desvio dos ideais ângulos de 45o poderão ser usados para auxiliar a transmissão do nível de alimentação inferior ao nível superior. Por exemplo, em outra configuração, ao ângulos de 45o são substituídos com uma única etapa como mostrado na Figura 20. Referindo-se à Figura 20, as etapas 2001 e 2002 são mostradas em uma extremidade da antena em torno da camada dielétrica 2005, do condutor intersticial 2003 e da camada espaçadora 2004. As mesmas duas etapas estão nas outras extremidades dessas camadas.

[0026] Em operação quando a onda de alimentação é alimentada no pino coaxial 201, a onda viaja externamente concentricamente orientada à partir do pino coaxial 201 na área entre o plano do solo 202 e o condutor intersticial 203. As ondas enviadas concentricamente são refletida pelas laterais 207 e 208 e viajam internamente na área entre o condutor intersticial 203 e o sistema RF 206. A reflexão da borda do perímetro circular motiva a onda permanecer na fase (ou seja, em uma fase de reflexão). A onda viaja e se excita com elementos no sistema RF 206 para obter a desejada dispersão.

[0027] Para terminar a onda de viagem, uma terminação é incluída na antena no centro geométrico da antena. Em uma configuração, a terminação 209 compreende um pino de terminação (por exemplo, um pino 50Q). Em outra configuração, a terminação compreende um absorvedor RF que delimita a energia não usada para prevenir reflexões da energia não usada através da estrutura alimentada da antena. Esta poderá ser usada como o topo do sistema RF 206.

[0028] A Figura 2B ilustra outra configuração do sistema de antena com uma onda enviada. Referindo-se à Fig. 2B, dois planos de solo 210 e 211 são substancialmente paralelos entre si com uma camada dielétrica 212 (por exemplo, uma camada plástica, etc.) entre planos de solo 210 e 211. Os absorvedores RF 213 e 214 (por exemplo, resistências), acoplam os planos de solo 210 e 211 juntos. Um pino coaxial (por exemplo, 50Q) alimenta a antena. Um sistema RF 216 e encontra no topo da camada dielétrica 212.

[0029] Em operação, uma onda de alimentação é alimentada através do pino coaxial 215 e viajando concentricamente ao exterior e interagindo com o elemento do sistema RF 216.

[0030] A alimentação cilíndrica em ambas antenas das Figuras 2A e 2B melhoram o ângulo de serviço da antena. Ao invés de um ângulo de serviço mais ou menos de quarenta e cinco graus azimute (+ 45o Az), o sistema de antena tem um ângulo de serviço de setenta e cinco graus (75o) à partir do diâmetro da visão em todas direções. Como com qualquer feixe formando a antena compreendida de muitos individuais radiadores, o ganho total da antena é dependente dos ganhos dos elementos constituintes, que propriamente são ângulos dependentes. Quando usando comuns elementos de radiação, o ganho total da antena tipicamente diminui quando o feixe for apontado para fora do diâmetro de visão. À 75graus fora do diâmetro de visão, significante ganho de degradação de aproximadamente 6B é esperada.

[0031] Configurações da antena tendo uma alimentação cilíndrica resolvem um ou maus problemas. Esses incluem dramaticamente a simplificação da estrutura de alimentação comparada à antenas alimentadas com uma rede divisora corporativa e assim reduzindo a antena total requerida e o volume da antena alimentada; diminuindo a sensitividade para fabricar e controlar erros pela manutenção da alta performance do feixe com controles mais grosseiros (estendendo todo caminho por simples controle binário); dando um mais vantajoso padrão do lóbulo lateral comparado à alimentações retilíneas face as ondas alimentadas orientadas cilindricamente resultarem em diversos lóbulos laterais espaciais em um campo distante; e permitindo a polarização para ser dinâmica, incluindo a permissão polarizações lineares, circular do lado direito e circular do lado esquerdo, enquanto não requerendo um polarizador.

Sistema de Elementos de Dispersão de Onda

[0032] O sistema RF 206 da Fig. 2A e o sistema RF da Fig. 2B inclui um sub-sistema de dispersão da onda que inclui um grupo de antenas remendas (ou seja, dispersores) que agem como radiadores. Este grupo de antenas remendadas compreende um sistema de elementos metamateriais difundidos.

[0033] Em uma configuração, cada elemento difundido no sistema de antena é parte de uma célula de unidade que consiste de um condutor inferior, um substrato dielétrico e um condutor superior que integra um complementar ressonador capacitivo indutivo elétrico (“complementar elétrico LC” ou “CELC”) que é gravado e/ou depositado no condutor superior.

[0034] Em uma configuração, um cristal líquido (CL) é injetado na fenda em torno do elemento difundido. O cristal líquido é encapsulado em cada célula de unidade e separa o condutor associado com uma ranhura de um condutor superior associado com seu remendo. Cristais líquidos tem a permissão que é uma função de orientação de moléculas compreendendo o cristal líquido, e a orientação das moléculas (e assim a permissão) poderá ser controlada pelo ajuste da tensão de polarização através do cristal líquido. Usando esta propriedade, o cristal líquido age como um interruptor on/off para transmissão da energia como uma antena com pequeno dipolo elétrico.

[0035] Controlando a espessura do CL aumenta a velocidade de comutação do feixe. Uma redução de cincoenta por cento (50%) na fenda entre o condutor inferior e superior (a espessura do cristal líquido) resulta em um aumento quádruplo em velocidade. Em outra configuração, a espessura do cristal líquido resulta em uma velocidade de comutação do feixe de aproximadamente 14 ms). Em uma configuração, o CL é dopado de maneira bem conhecida no estado da técnica para melhorar a resposta de modo que 7 ms poderá ser alcançado.

[0036] O elemento CELC é responsivo à um campo magnético que é aplicado paralelo ao plano do elemento CELC e perpendicular ao complemento da fenda CELC. Quando uma voltagem for aplicada ao cristal líquido na célula de unidade difundida metamaterial, o componente do campo magnético da onda guiada induz uma excitação magnética do CELC, que, por sua vez, produz uma onda eletromagnética na mesma freqüência da onda guiada. Cada célula gera uma onda em fase com a onda guiada paralela ao CELC. Face aos CELCs serem menores que o comprimento da onda, a onda de saída tem a mesma fase da fase da onda guiada quando ela passa sob o CELC.

[0037] Em uma configuração, a geometria de alimentação cilíndrica deste sistema de antena permite os elementos do CELC serem posicionado em ângulos de 45o ao vetor da onda na alimentação da onda. Esta posição dos elementos possibilita o controle de polarização da onda de espaço livre gerada de ou recebida pelos elementos. Em uma configuração, os CELCs são dispostos com um espaçamento inter-elemento que é menor que um comprimento de onda de espaço livre da freqüência de operação da antena. Por exemplo, se houver quatro elementos difundidos por comprimento de onda, os elementos na antena de transmissão de 30 GHz será aproximadamente 2.5 mm I(ou seja, 1/4h de 10 mm de comprimento de onda de espaço livre de 30 GHz).

[0038] Em uma configuração, os CELCs são implementados com antenas remendadas que incluem um remendo colocado sobre uma ranhura com cristal líquido entre os dois. Nesse sentido, a antena de metamaterial age como um guia de onda encaixada (difundida). Com o guia de onda encaixada, a fase onda de saída depende da locação da ranhura em relação à onda guiada.

[0039] A Figura 3 ilustra uma vista superior de uma configuração de uma antena remendada, ou elemento difundido. Referindo-se à Fig. 3, a antena remendada compreende um remendo 301 colocado sobre uma ranhura 302 com cristal líquido (CL) 303 entre o remendo 301 e a ranhura 302.

[0040] A Figura 4 ilustra uma vista lateral de uma antena remendada que é parte de um sistema de antena alimentada cilindricamente. Referindo-se à Fig. 4, a antena remendada é acima dielétrica 402 (por exemplo, inserindo plástico, etc.) que se encontra acima do condutor intersticial 203 da Fig. 2A (ou um condutor de solo como no caso da antena da Fig. 2B).

[0041] Uma placa de íris 403 é um plano de solo (condutor) com um número de ranhuras, como a ranhura 403a no topo e sobre o dielétrico 402. Uma fenda poderá ser referida aqui como uma íris. Em uma configuração, as ranhuras na placa de íris 403 são criadas por gravura. Notar que em uma configuração, a mais alta densidade das ranhuras, ou as células da quais elas são uma parte é À/2. Em uma configuração, a densidade das células/fendas é À/3 (ou seja, 3 células por À). Notar que outras densidades de células poderão ser usadas.

[0042] Uma placa remendada 405 contendo um número de remendos, como um remendo 405a, são co-localizados com uma das fendas na placa de íris 403. Em uma configuração, a camada dielétrica intermediária entre a placa de íris 403 e a placa remendada 405 é uma camada de substrato de cristal líquido 404. O cristal líquido age como uma camada dielétrica entre cada remendo e sua co-locada ranhura. Notar que as camadas de substrato outras que CL poderão ser usadas.

[0043] Em uma configuração, a placa remendada 405 compreende uma placa de circuito impresso (PCB) e cada remendo compreendendo metal no PCB, onde o metal em torno do remendo foi removido.

[0044] Em uma configuração, a placa remendada 405 inclui vias para cada remendo que se encontra na lateral da placa remendada oposta à lateral onde o remendo é voltado para fenda co-locada. As vias são usadas para conectar uma ou mais rastros à um remendo para prover voltagem ao remendo. Em uma configuração, a unidade matriz é usada para aplicar voltagem aos remendos para controlá-los. A voltagem é usada para sintonizar ou desintonizar individuais elementos para efetuar a formação do feixe.

[0045] Em uma configuração, os remendos poderão ser depositados na camada de vidro (por exemplo, vidros tipicamente usados para exibidores (LCDs) como, por exemplo, ao invés de usar uma placa de circuito remendada. A Figura 17 ilustra uma parte de uma antena alimentada cilindricamente que inclui uma camada de vidro que contém remendos. Referindo-se à Fig. 17, a antena inclui base condutiva ou camada de solo 1701, camada dielétrica 1702 (por exemplo, plástico), placa de íris 1703 (por exemplo, uma placa circuito) contendo ranhuras, uma camada de substrato de cristal líquido 1704, e uma camada de vidro 1705 contendo remendos 1710. Em uma configuração, os remendos 1710, e uma camada de vidro 1705 contendo remendos. Em uma configuração, os remendos 1710 tem uma forma retangular. Em uma configuração, as ranhuras e remendos são posicionados em fileiras e colunas, e a orientação dos remendos sendo a mesma para cada fileira ou coluna enquanto a orientação das ranhuras colocadas são orientadas para ser a mesma com relação entre si para fileiras e colunas, respectivamente.

[0046] Em uma configuração, uma tampa (por exemplo uma tampa radome ) cobre o topo da pilha da antena reformada para prover proteção.

[0047] A Figura 6 ilustra uma configuração da placa de íris 403. Isto é um condutor inferior dos CELCs. Referindo-se à Figura 6, a placa de íris inclui uma variedade de ranhuras. Em uma configuração, cada ranhura é orientada ou à +45o ou à - 45o relativa à onda de alimentação interferindo na locação central da ranhura. Em outras palavras, o padrão layout dos elementos de dispersão (CELCs) são dispostos à + 45o do vetor da onda. Abaixo de cada ranhura se encontra uma abertura circular 403b, que é essencialmente outra ranhura. A ranhura se encontra no topo da placa de íris e a abertura circular ou elíptica se encontra no fundo da placa de íris. Notar que essas aberturas, que poderão ser de aproximadamente 0.001” ou 25 mm em profundidade são opcionais.

[0048] A variedade de ranhuras é adaptada direcionalmente carregada. Pela volta das ranhuras individuais on ou off, cada ranhura é girada para prover a desejada dispersão na freqüência da operação da antena (isto é sendo girada para operar em uma determinada freqüência).

[0049] A Figura 7 ilustra a maneira na qual a orientação de uma combinação de íris (ranhura)/remendo sendo determinada. Referindo-se à Figura 7, a letra A denota um seta preta sólida denotando vetor de alimentação de energia de uma locação de alimentação cilíndrica ao centro de um elemento. A letra B denota linhas ortogonais tracejadas mostrando eixos perpendiculares relativos à “A” e a letra “C” denota uma ranhura circular rotacionada à 45 graus relativa à “B”.

[0050] A Figura 8 ilustra irises (ranhuras) agrupadas em dois conjuntos, com o primeiro conjunto rotacionado à - 45o relativo ao vetor de alimentação de energia e o segundo conjunto rotacionado à + 45o relativo ao vetor de alimentação de energia. Referindo-se à Figura 8, o grupo A inclui fenda cuja rotação relativa à um vetor de alimentação é igual à - 45o, enquanto o grupo B inclui ranhuras cuja rotação relativa à um vetor de alimentação é de + 45o.

[0051] Notar que a designação de um sistema coordenado global não é importante, e assim a rotação de ângulos positivos de negativos são importantes somente porque eles descrevem relativas rotações do elementos entre si e para a direção de alimentação da onda. Para gerar polarização circular entre si e simultaneamente ter igual amplitude de excitação. Girando- os à +/-45o relativo à excitação da onda de alimentação se alcança ambas desejadas características uma vez. Girando um conjunto à 0 graus e o outro à 90 graus se atingirá uma meta perpendicular, mas não igual meta de excitação de amplitude.

[0052] A Figura 9 ilustra uma configuração da placa remendada 405. Isto é um condutor superior do CELCs. Referindo-se à Figura 9, o painel remendado inclui painéis retangulares cobrindo ranhuras e completando linearmente pares ressonantes de ranhura/remendo polarizados para serem ligados/desligados. Os pares são ligados/desligados pela aplicação de uma voltagem para o remendo usando um controlador. A voltagem requerida é dependente da mistura cristal líquida sendo usada, a resultante voltagem limiar requerida para começar ajustar o cristal líquido, e a máxima voltagem de saturação (além da qual nenhuma mais alta voltagem produz qualquer efeito exceto para eventualmente degradar ou encurtar um circuito através do cristal líquido). Em uma configuração,a unidade matriz á usada para aplicar voltagem aos remendos no sentido de controlar o acoplamento.

Controle do Sistema de Antena

[0053] Na estrutura da antes te 2 componentes principais; o controlador. Que inclui eletrônicos de direcionamento, para o sistema de antena, se encontrando abaixo a estrutura de dispersão da onda, enquanto o sistema de comutação da unidade de matriz é interposta através do sistema de radiação RF de modo a não interferir com a radiação. Em uma configuração, os eletrônicos de direcionamento para o sistema de antena compreendem controles CLC fora das plataformas comerciais usados em aplicações de televisão comercial que ajustam a tensão de polarização para cada elemento de dispersão pelo ajuste da amplitude de um sina viés AC para aquele elemento.

[0054] Em uma configuração, o controlador controla os eletrônicos usando controles de software. Em uma configuração, o controle da polarização é parte do controle do software da antena e a polarização sendo programada para corresponder à polarização do sinal vindo do serviço de satélite no qual a estação terrestre está em comunicação ou para ser pré-programada para corresponder a polarização da antena de recebimento no satélite.

[0055] Em uma configuração, o controlador ainda contém um microprocessador para executar o software. A estrutura de controle poderá ainda incorporar sensores (nominalmente incluindo um receptor GPS, um compasso de três eixos e um acelerômetro) para prover posição e orientação e informação ao processador. A posição e a informação da orientação poderão ser providas ao processador por outros sistemas na estação terrestre e/ou poderá não ser parte do sistema de antena.

[0056] Mais especificamente, o controlador controla aqueles elementos que são desligados e aqueles elementos ligados na freqüência da operação. Os elementos são seletivamente definidos para a operação de freqüência pela aplicação de voltagem. Um controlador fornece um sistema de sinais de voltagem aos remendos de radiação RF para criar uma modulação, ou controle padrão. O controle padrão motiva os elementos a serem ligados ou desligados. Em uma configuração o controle padrão parece uma onda quadrada na qual elementos ao longo de uma espiral (LHCP ou RHCP) são “ligados” e aqueles elementos fora da espiral são “desligados” (ou seja um padrão de modulação binária). Em outra configuração, controle multistate é usado no qual vários elementos são ligados e desligados para a variação de níveis, ainda aproximando um padrão de controle sinusoidal, como oposto à uma onda quadrada (ou seja, padrão de modulação de nuance cinza sinusoidal). Alguns elementos radiam mais fortemente que outros, apesar de alguns elementos radiarem ou não. Radiação variável á alcançada pela aplicação de específicos níveis de voltagem, que ajustam a permissão para a variação de quantidades, e assim definindo elementos variáveis e motivando alguns elementos a radiarem mais que outros.

[0057] A geração de um feixe focado pela variedade de metamaterial de elementos poderá ser explanada pelo fenômeno de interferência construtiva e destrutiva. Resumindo as individuais ondas eletromagnéticas (interferência construtiva) se elas tem a mesma fase quando elas se encontram em um espaço livre. Se as ranhuras em uma antena de dispersão forem posicionadas de modo que cada ranhura sucessiva seja posicionada em uma diferente distância do ponto de excitação da onda guiada, o onda de dispersão daquele elemento terá uma diferente fase que a onda de dispersão da prévia ranhura. Se as ranhuras forem espaçadas um quarto de um comprimento de onda aparte, cada ranhura dispersará uma onda com uma quarta fase após a prévia ranhura.

[0058] Usando a matriz, o número de padrões da interferência construtiva e destrutiva que poderá ser produzido poderá ser aumentado de modo que os feixes possam ser apontados teoricamente em qualquer direção mais ou menos noventa graus (90o) da visão do diâmetro da matriz da antena, usando os princípios da holografia. Assim, pelo controle pelo qual as células de unidade metamaterial são ligadas ou desligadas (ou seja, pela alteração do padrão no qual as células são ligadas e que as células são desligadas) um diferente padrão de interferência construtiva e destrutiva poderá ser produzido, e uma antena podendo alterar a direção da frente da onda. O tempo requerido para ligar e desligar as células de unidade impõe a velocidade na qual o feixe poderá ser comutado de uma posição à outra posição.

[0059] O ângulo de polarização e de indicação são ambos definidos pela modulação, ou padrão de controle especificando quais elementos estão ligados e desligados. Em outras palavras, a freqüência na qual o ponto do feixe polarizando-o na desejada forma são dependentes no padrão do controle. Uma vez o padrão de controle é programado, a polarização poderá ser programada para o sistema de antena. A desejada polarização estabelecer ser circular ou linear para mais aplicações. A polarização circular inclui estados de polarização espiral, notadamente polarização circular do lado direito, e polarização circular do lado esquerdo, que são mostradas nas Figuras 16A e 16B, respectivamente, para uma onda de alimentação alimentada do centro e viajando externamente. Notar que para ter o mesmo feixe enquanto comutando direções de alimentação (por exemplo, de uma alimentação de entrada à uma alimentação de saída), a orientação ou sentido, ou padrão de modulação espiral será revertido. Notar que a direção da onda de alimentação (ou seja, o centro ou borda alimentada) é também especificado quando se estabelece um determinado padrão espiral de e em elementos desligados para resultar em polarização circular do lado direito ou do lado esquerdo.

[0060] O padrão de controle para cada feixe será armazenado no controlador ou calculado na flutuação, ou alguma combinação do mesmo. Quando o sistema de controle de antena determinar onde a antena está posicionada e onde ela é apontada, então se determina onde o satélite alvo é posicionado em referência à visão do diâmetro da antena. O controlador então comanda um padrão ligado e desligado das células de unidade individuais na variedade que corresponde com o pré-selecionado padrão para a posição do satélite no campo da visão da antena.

[0061] Em uma configuração, o sistema de antenas produz um feixe controlável para a antena de ligação ascendente e um feixe controlável para a antena de ligação descendente.

[0062] A Figura 10 ilustra um exemplo de elementos com remendos na Figura 9 que são determinados para estar desligados na freqüência de operação, e a Figura 11 ilustra um exemplo de elementos com remendos na Fig. 9 que são determinados para estarem ligados em uma freqüência da operação. A Figura 12 ilustra os resultados da inteira modelagem da onda que mostra uma resposta do campo elétrico ao padrão de modulação ligado e desligado com relação aos elementos das Figuras 10 e 11.

[0063] A Figura 13 ilustra a formação do feixe. Referindo-se à Figura 13, o padrão de interferência poderá ser ajustado para prover padrões de radiação de antena arbitrária pela identificação de um padrão de interferência correspondendo à um selecionado padrão de feixe e então ajustando a voltagem através dos elementos de dispersão para produzir um feixe de acordo com os princípios da holografia. O principio básico da holografia, incluindo os termos “feixe objeto” e “feixe referência”, como comumente usados em conexão à esses princípios, é bem conhecido. A holografia RF no contexto de formação desejada de “feixe objeto” usando uma onda de viagem como um “feixe referência” é realizada como se segue.

[0064] O padrão de modulação é determinado como se segue. Primeiramente, uma onda de referência (feixe), às vezes chamada de onda de alimentação, é gerada. A Figura 19A ilustra um exemplo de uma onda de referência. Referindo-se à Figura 19A, anéis 1900 são as fases frontais dos campos magnético e elétrico de uma onda de referência. Elas exibem variação de tempo sinusoidal. A seta 1901 ilustra a propagação externa da onda de referência.

[0065] Neste exemplo, uma TEM, ou Elétrica-Magnética Transversal, onda viaja internamente ou externamente. A direção da propagação é também definida e para este exemplo a propagação externa de um ponto de alimentação central é escolhida. O plano da propagação é ao longo da superfície da antena.

[0066] Uma onda objeto, às vezes chamada de feixe objeto, é gerada. Neste exemplo, a onda objeto é uma onda TEM viajando na direção de 30 graus fora do normal à superfície da antena, com conjunto azimute a 0 graus. A polarização é também definida e para este exemplo polarização circular lateral direito é escolhida. A Figura 19B ilustra uma onda objeto gerada. Referindo-se à Figura 19B, as fases frontais 1903 dos compôs magnético e elétrico da onda de propagação TEM 1904 são mostradas. Setas 1905 são vetores do campo elétrico em cada fase frontal, representadas em intervalos de 90 graus. Neste exemplo, eles aderem à polarização circular lateral direita escolhida.

[0067] Padrão de modulação ou interferência = Re{[A]x[B]*}

[0068] Quando um sinusoidal é multiplicado pelo conjugado complexo da outro sinusoidal e a parte real é tida, o padrão de modulação resultante é também um sinusoidal. Espacialmente, onde a máxima da onda de referência atinge a máxima da onda objeto (ambas quantidades variando no tempo sinusoidal), o padrão de modulação é uma máxima, ou um local de forte radiação. Na prática, esta interferência é calculada em cada posição de propagação e sendo dependente na posição não justa, mas também a polarização do elemento baseado em sua rotação e a polarização da onda objeto na posição do elemento. A Figura 19C é um exemplo do padrão de modulação sinusoidal resultante.

[0069] Notar que uma escolha poderá ainda ser feita para simplificar o padrão de modulação da sombra cinzenta sinusoidal resultante em um padrão de modulação da onda quadrada.

[0070] Notar que a voltagem através dos elementos de propagação é controlada pelo ajuste da voltagem aplicada entre os remendos e o plano de solo, que neste contexto é a metalização do topo da placa de íris.

Configurações Alternativas

[0071] Em uma configuração, os remendos e as ranhuras são posicionados em um padrão de colméia de abelha. Exemplos do referido padrão são mostrados nas Figuras 14A e 14B. Referindo-se às Figuras 14 A e 14B, as estruturas colméia de abelha são como que qualquer outra fileira sendo comutada à esquerda ou à direita pela metade do espaçamento de elemento, alternativamente, toda outra coluna sendo comutada para cima ou para baixo por uma metade do espaçamento do elemento.

[0072] Em uma configuração, os remendos e ranhuras associadas são posicionados em anéis para criar um layout radial. Neste caso, a ranhura central é posicionada nos anéis. A Figura 15A ilustra um exemplo de remendo (e suas co-locadas ranhuras) sendo posicionados nos anéis. Referindo-se à Figura 15A, os centros dos remendos e ranhuras se encontram nos anéis e os anéis sendo concentricamente posicionados relativos à alimentação ou ponto de terminação na matriz da antena. Notar que adjacentes ranhuras posicionadas no mesmo anel são orientadas quase à 90o com relação entre si (quando avaliada no seu centro). Mais especificamente, elas são orientada em um ângulo igual à 90o mais o deslocamento angular ao longo do anel contendo os centros geométricos de 2 elementos.

[0073] A Figura 15B é um exemplo de um padrão de controle para uma matriz encaixada baseada em um anel, como demonstrado na Figura 15A. Os campos próximos resultantes e campos longes para um feixe apontador de 30o com LHCP sendo mostrado na Figura 15C, respectivamente.

[0074] Em uma configuração, a estrutura de alimentação é formada para controlar o acoplamento para assegurar a energia de ser radiada ou propagada sendo brutamente constante através da total abertura 2D. Isto é acompanhado pelo uso de um círio de espessura linear no dielétrico, ou círio análogo no caso de uma rede de alimentação rígida, que causa menos acoplamento próximo do ponto de alimentação ou mais acoplamento fora do ponto de alimentação. O uso de um círio linear na altura da alimentação contraria a decadência de 1/r na onda viajando quando ela se propaga fora do ponto de alimentação pela contenção de energia em um volume menor, que resulta em uma maior percentagem da remanescente energia na propagação da alimentação de cada elemento. Isto é importante na criação de uma uniforme excitação de amplitude através da abertura. Para estruturas de alimentação não radialmente simétricas como aquelas tendo uma dimensão externa quadrada ou retangular, este afilamento poderá ser aplicado de uma maneira não radial simetricamente para motivar a energia de propagação a ser brutamente constante através da abertura. Uma técnica complementar requer elementos a serem adaptados diferentemente na matriz baseada como longe elas estão do ponto de alimentação.

[0075] Um exemplo de um círio é implementado usando um dielétrico em uma forma de lente de olho de peixe Maxwell produzindo um aumento proporcional inversamente na intensidade de radiação para neutralizar a decomposição 1/r.

[0076] A Figura 18 ilustra um círio linear de um dielétrico. Referindo-se à Figura 18, um dielétrico afunilado 1802 é mostrado tendo uma alimentação coaxial 1801. Os círios dielétricos (por exemplo, plástico) na altura de uma maior altura próxima da alimentação coaxial 1800 à uma altura inferior no pontos ainda fora da alimentação coaxial 1800. Por exemplo, a altura B é maior que a altura A sendo mais próxima da alimentação coaxial 1800.

[0077] Mantendo-se esta idéia, em uma configuração, dielétricos são formados com uma forma simétrica não radial para focar energia onde necessário. Por exemplo, no caso de uma antena quadrada alimentada de um único ponto de alimentação como ora descrito, o comprimento do caminho de centro à uma curva de um quadrado é 1.4 vezes mais longo que do centro de uma lateral de um quadrado. Assim sendo, mais energia deverá ser focada mais em direção de quatro cantos do que em direção de quatro meios caminhos de pontos das laterais do quadrado, e a taxa da dispersão de energia deverá também ser diferente. A forma simétrica não radial da alimentação e outras estruturas poderão acompanhar esses requerimentos.

[0078] Em uma configuração, dissimilares dielétricos são empilhado em uma determinada estrutura de alimentação para controlar a propagação de energia da alimentação à abertura como ondas radiando externamente. Por exemplo, a intensidade de energia magnética ou elétrica poderá ser concentrada em um particular meio dielétrico quando maior que 1 dissimilar meio dielétrico for empilhada acima do outro. Um específico exemplo é usar uma camada plástica e uma camada de espuma tipo ar cuja total espessura seja inferior a Àeff/2 na freqüência de operação, que resulta em maior concentração da energia do campo magnético no plástico do que a espuma tipo ar.

[0079] Em uma configuração, o padrão de controle é controlado espacialmente (girando em menores elementos no início, por exemplo) para remendo/íris definindo o controle de acoplamento sobra a abertura e para dispersar mais ou menos energia dependendo da direção da alimentação e o coeficiente de excitação da abertura desejada. Por exemplo, em uma configuração, o padrão de controle usado no início gira em menores ranhuras que o resto do temo. Por exemplo, no início, somente uma determinada percentagem dos elementos (por exemplo, 40%, 50%) (pares de ranhuras remendo/íris) próximos do centro da alimentação cilíndrica que estão indo ser ligados para forma um feixe são ligados durante uma primeira etapa e então permanecendo ligados fora da alimentação cilíndrica. Em alternativa configuração, elementos poderão ser ligados continuamente à partir da alimentação cilíndrica quando a onda propaga fora da alimentação. Em outra configuração, a rede de alimentação rígida substitui o espaçador dielétrico (por exemplo, o plástico do espaçador 205) permitindo ainda controlar a orientação da propagação da onda de alimentação. Rebordas poderão ser usadas para criar propagação assimétrica na alimentação (ou seja, o vetor apontados não sendo paralelo ao vetor da onda) para neutralizar a decadência 1/r. Desta forma, o uso das rebordas dentro da alimentação ajuda direta energia onde necessária. Pelo direcionamento de mais rebordas e/ou variáveis alturas das rebordas para diminuir áreas de energia, uma mais uniforme iluminação é criada na abertura. Isto permite um desvio de uma puramente configuração de alimentação radial face a direção da propagação da onda de alimentação podendo não mais ser alimentada radialmente. Ranhuras sobre um par de rebordas acopla fortemente, enquanto essas ranhuras entre o par de ranhuras enfraquece. Assim, dependendo do desejado acoplamento (para obter o desejado feixe), o uso da reborda e o posicionamento das ranhuras permite o controle do acoplamento.

[0080] Inda em outra configuração, uma estrutura de alimentação complexa que provê uma iluminação de abertura que não é simetricamente circular sendo usada. Referida aplicação poderá ser quadrada ou geralmente uma abertura não circular que é iluminada não uniformemente. Em uma configuração, um dielétrico simétrico não radial que entrega mais energia à algumas regiões do que à outras é usado. Isto representa dizer. Que o dielétrico poderá ter áreas com diferentes controles dielétricos. Um exemplo disto é uma distribuição dielétrica que parece uma lente olho de peixe Maxwell. Esta lente entregará diferentes quantidades de energia a diferentes partes da matriz. Em outra configuração, uma estrutura de alimentação rígida é usada para entregar mais energia à algumas regiões do que em outras.

[0081] Em uma configuração, múltiplas antenas de sub-abertura alimentadas cilindricamente do tipo descrito aqui são dispostas. Em uma configuração, uma ou mais estruturas de alimentação adicionais são usadas. Além disso em uma configuração, pontos de amplificação distribuídos são incluídos. Por exemplo, um sistema de antena poderá incluir múltiplas antenas como aquelas mostradas na Figura 2A ou Figura 2B em uma matriz. O sistema de matriz poderá ser 3 x 3 (total de 9 antenas), 4 x 4, 5 x 5, etc., mas outras configurações são possíveis. Nas referidas disposições, cada antena poderá ter uma alimentação separada. Em uma alternativa configuração, o número de pontos de amplificações poderá ser menor que o número de alimentações.

Vantagens e Benefícios Performance Aperfeiçoada do Feixe

[0082] Uma vantagem da configurações da presente invenção arquiteta, uma melhor performance do que alimentações lineares. O natural, construídas em cones nas bordas poderá auxiliar para alcançar boa performance do feixe.

[0083] Em cálculos do fator da matriz, a mascar FCC poderá ser encontrada em uma abertura de 40 cm com somente elementos on e off.

[0084] Com a alimentação cilíndrica, configurações da invenção não tem nenhuma oscilação de impedância próximo da borda, nenhuma banda eletromagnética criada por estruturas periódicas de comprimento de onda-1.

[0085] Configurações da invenção não tem problemas de modo difrativo ( de difração) quando escaneando fora da borda.

Polarização Dinâmica

[0086] Há (ao menos) dois elementos de configurações que podem ser usados na arquitetura descrita aqui: elementos polarizados circularmente e pares de elementos polarizados linearmente. Usando pares de elementos polarizados linearmente, o sentido da polarização circular poderá ser alterada dinamicamente pela fase demorada ou avançada na modulação aplicada à um conjunto de elementos relativo ao segundo. Para alcançar a polarização linear, a fase de avanço de um conjunto relativo ao segundo (conjunto ortogonal fisicamente) será de 180 graus. Polarizações lineares poderão ainda ser sintetizadas com somente alterações de padrão do elemento, provendo um mecanismo para rastreamento da polarização linear.

Largura de Banda Operacional

[0087] Modos on/off de operação tem oportunidades para dinâmica estendida e larguras de bandas instantâneas face ao modo de operação não requerer cada elemento a ser girados à uma particular parte de sua curva de ressonância. A antena poderá operar continuamente através de ambas amplitude e partes da fase de holograma de sua faixa sem significante performance de impacto. Isto coloca a faixa operacional muito mais próxima à total faixa sintonizável.

Menores Possíveis Fendas com Substratos de Quartzo/Vidro

[0088] A estrutura de alimentação cilíndrica poderá ter vantagem com uma arquitetura TFT, que implica funcionamento no quartzo ou vidro. Esses substratos são muitos mais rígidos que placas de circuitos, e são melhores técnicas conhecidas para alcançar tamanhos de fenda em torno de 3um. Um tamanho de fenda de 3um resultará em uma velocidade de comutação de 14 ms.

Complexidade de Redução

[0089] Reveladas estruturas descritas aqui não requerem trabalho maquinário e somente um único estágio ligado na produção. Isto, combinado com a comutação aos eletrônicos de direcionamento TFT, eliminando materiais onerosos e alguns requerimentos difíceis.

[0090] Considerando que muitas alterações e modificações da presente invenção não deixarão dúvidas se tornando aparentes à um técnico do assunto conhecedor do estado da técnica após a leitura da acima descrição, devendo ser entendido que nenhuma particular configuração mostrada e descrita por meio desta ilustração será entendida como limitativa. Assim sendo, referência à detalhes de várias configurações não são intencionadas a limitar o escopo das reivindicações que recitam somente aquelas características tidas como essências da invenção.

Claims (19)

1 . “ANTENA ALIMENTADA CILINDRICAMENTE” caracterizada por compreender uma alimentação de antena para entrar em uma onda de alimentação cilíndrica, uma estrutura de alimentação de camada dupla circular tendo uma primeira camada circular e uma segunda camada circular antena inclui laterais (207, 208), e lados, a segunda camada incluindo uma camada dielétrica (205) e um absorvedor (219) de radiofrequência (RF) no centro da segunda camada, em que a alimentação da antena é acoplada em uma parte inferior central da primeira camada para inserir uma onda de alimentação na primeira camada que se propaga para fora e concentricamente a partir da alimentação da antena e sofre uma reflexão nos lados (207, 208) para transferir a onda de alimentação para a segunda camada e se propagar para dentro através da segunda camada e do dielétrico camada dos lados (207, 208), o absorvedor (219) de RF para terminar a energia não utilizada da onda de alimentação no centro da segunda camada, e uma matriz de radio-frequência RF acoplada à segunda camada, segunda camada e tendo uma pluralidade de anéis (206) de fendas radiantes que interagem com a onda de alimentação para obter o espalhamento desejado, para gerar um feixe em que a matriz de RF compreende ainda uma pluralidade de remendos, em que cada um dos remendos (301, 405A) (301, 405A) é colocalizado e separado de uma fenda na pluralidade de anéis (206) de fendas radiantes com uma camada dielétrica de cristal líquido (205) entre cada fenda da pluralidade de fendas e seu remendo associado na pluralidade de remendos, e um controlador acoplado à matriz de RF e configurado para aplicar um padrão de controle para controlar fendas de irradiação de uma pluralidade de anéis (206) de fendas de irradiação para gerar o feixe, e em que as fendas de irradiação são ajustadas para fornecer uma dispersão desejada em uma determinada frequência usando voltagens do controlador para reconfigurar dinamicamente o feixe, cada par de remendo/ranhura sendo controlado com base na aplicação de uma tensão no remendo no par especificado pelo padrão de controle.

2 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada dos remendos (301, 405A) ser colocado sobre e separado de uma ranhura na pluralidade de ranhuras usando uma camada de cristal líquido e formando um par de remendos/ranhuras, cada para de remendos/ranhuras sendo desligado ou baseado na aplicação de uma voltagem ao remendo (301, 405A)no par especificado por um padrão de controle.

3 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada ranhura da pluralidade de ranhuras ser orientada ou à + 45 graus ou à - 45 graus relativo à onda de alimentação cilíndrica impingindo em uma posição central de cada referida ranhura, de modo que a matriz com ranhuras inclua um primeiro conjunto de ranhuras rotacionados à +45 graus relativo à direção de propagação da onda de alimentação cilíndrica e um segundo conjunto de ranhuras rotacionadas à - 45 graus relativo à direção de propagação da onda de alimentação cilíndrica.

4 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o padrão de controle ligar somente em um sub-conjunto de pares de remendos/ranhuras que são usados para gerar um feixe durante um primeiro estágio e então ligando os remanescentes pares de remendos/ranhuras que são usados para gerar o feixe durante um segundo estágio.

5 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a pluralidade de remendos (301, 405A) ser posicionada em uma pluralidade de anéis (206), a pluralidade de anéis (206) sendo perpendicular com a propagação da onda de alimentação, estabelecendo outro caminho, os anéis (206).

6 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a pluralidade de remendos (301, 405A) ser incluída em uma placa remendada.

7 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a pluralidade de remendos (301, 405A) ser incluída em uma camada de vidro.

8 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a segunda camada compreender camada dielétrica (205) através da qual a onda de alimentação percorre.

9 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a camada dielétrica (205) compreender plástico.

10 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a camada dielétrica (205) ser afunilada.

11 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a camada dielétrica (205) incluir uma pluralidade de áreas que tem diferentes constantes dielétricas.

12 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a camada dielétrica (205) incluir uma pluralidade de estruturas distribuídas que afetam a propagação da onda de alimentação.

13 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por ainda compreender um plano de solo, um pino coaxial acoplado ao plano de solo para entrar a onda de alimentação na antena, onde a camada dielétrica (205) se encontra entre o plano de solo e a matriz com ranhuras.

14 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por ainda compreende ao menos um RF absorvedor (219) para acoplar o plano de solo (202) e a matriz com ranhuras para terminar a não usada energia para prevenir reflexões da não usada energia de volta através da segunda camada.

15 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por compreender um condutor intersticial, onde a camada dielétrica (205) se encontra entre o condutor intersticial (203) e a matriz com ranhuras, um espaçador (204) entre o condutor intersticial (203) e o plano de solo (202).

16 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ainda compreender uma área lateral (207, 208), acoplando as primeira e segunda camadas.

17 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a área lateral compreender duas laterais (207, 208), cada das duas áreas laterais (207, 208), angulares para motiva a onda de alimentação a se propagar da camada espaçadora (204) da alimentação à camada dielétrica (205) da alimentação.

18 .- “ANTENA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ainda compreender uma rede de alimentação rígida na qual a onda de alimentação cilíndrica percorre.

19 .- “MÉTODO PARA USO”, caracterizado por alimentar uma onda de alimentação em um local central de uma camada inferior circular de uma estrutura de alimentação de camada dupla, propagando a onda de alimentação para fora e concentricamente a partir da entrada coaxial através da camada inferior circular para os lados (207, 208), da estrutura de alimentação de camada dupla, refletindo a onda de alimentação em os lados (207, 208), da estrutura de alimentação de camada dupla para transferir, a onda de alimentação para a segunda camada e propagar a onda de alimentação para dentro através de uma camada dielétrica (205) na segunda camada dos lados (207, 208), aplicar um padrão de controle para controlar anéis (206) de fendas radiantes de uma pluralidade de vários anéis (206) de fendas de uma matriz de RF para gerar um feixe pela interação da onda de alimentação com anéis de fendas (206) da matriz RF, sintonizado para fornecer um espalhamento desejado em uma determinada frequência usando uma voltagem de um controlador para reconfigurar dinamicamente o feixe, em que a matriz de RF compreende ainda uma pluralidade de remendos (301, 405A), em que cada um dos remendos (301, 405A)é colocalizado e separado de um slot em a pluralidade de fendas com uma camada dielétrica (205) de cristal líquido está entre cada fenda da pluralidade de fendas e seu remendo associado na pluralidade de remendos (301, 405A), cada par de remendo/ranhura sendo controlado com base na aplicação de uma voltagem ao remendo no par especificado pelo padrão de controle, e terminando a onda de alimentação usando um absorvedor (219) de RF em um centro da segunda camada após a onda de alimentação interagir com anéis de fendas (206) da matriz de RF.

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