CN102263321A - 太阳能收集天线 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及在通信系统中收集和使用太阳能及其改进。在一个方案中，公开了可同时起到天线和太阳能收集系统功能的双功能天线。在另一方案中，公开的实施例可聚焦入射太阳辐射，以提高常规太阳能电池的输出电压。测量和仿真结果论证了本公开内容的各种方案。

Description

太阳能收集天线
技术领域
本主题公开涉及太阳能和通信，尤其涉及用于在通信系统中收集和使用太阳能的增强设备、系统以及方法。
背景技术
常规地，在现代无线系统中，天线被用于接收和发送微波信号。典型地，这种系统由地方电网连接(local electrical grid connection)供电并连接到备用电力系统(如电池组、应急柴油发电机等)。然而，这种系统仅依靠在源头上由不可再生的化石燃料获得能量的传统电力系统。
由于燃料价格提高以及地缘政治的不确定性突出了与主要依靠不可再生的化石燃料相关的风险，从而为增加的一系列应用寻求可再生能源。例如，风电场、太阳能集热器、光伏增强器(photovoltaic enhancement)以及其它可再生能源项目受到了政府、制造商以及消费者等的更高关注。无论可再生能源被看作在面对能源价格风险时为现代设备提供电力的更符合成本效益的方式，或者无论其被看作更具有社会性责任或“绿色”生活的方式，可再生能源的目标均为致力于增加的现代生活的一系列方面。
例如，随着绿色环境或绿色生活的推动，提高了在现代无线系统中利用可再生能量的兴趣。在传统的太阳能发电厂中，太阳能电池一般与反射器一起使用以提高光能的利用。例如，抛物槽(parabolic trough)可被用作太阳能反射器以将太阳光的方向转向太阳能电池，从而提高太阳能电池处的光强度，因而对于给定的电力需求使用更少数量的光伏电池。
近来，人们研究将平面镜用作太阳能反射器。例如，美国国家可再生能源实验室已估测到2020年反射器型发电厂将能够以每千瓦时5.49分的相对低的成本发电，这能够使得太阳能成为未来最便宜的可再生能源之一。因而，当太阳能是可再生能源的主要来源时，典型地，太阳能产生系统与终端使用位置分离。这样，使用太阳能仍然要遭遇与运输损耗相关的效率低下的问题。
可再生电力生成系统与无线通信元件(如天线和传输设施)之间的优选位置的不一致加剧了这一运输损耗问题。例如，无线天线可布置为接近人口稠密的城市中心，沿一般的旅游走廊或经济上可行的其它区域。根据地理和地形，这些区域可能并不遥远。然而，典型地，可再生能源生成系统由于空间或其它需求而置于更遥远的区域。例如，太阳能聚光器需要很大的区域，并且典型地位于遥远位置以利用较低房地产成本。作为另一实例，风电场主要基于可用的风能定位，并且可距离人口稠密的城市中心较远。
近来，运输损耗问题的某些解决方案集中于例如通过在太阳能电池板上蚀刻狭缝天线而将天线与太阳能电池集成。然而，这种解决方案以降低用于产生太阳能的有效照明区域为代价来提高传输效率。在其它提案中，解决方案集中于在太阳能电池上集成网状贴片天线或在抛物槽的焦线上放置也起到天线作用的折叠光伏电池。在再一解决方案中，提出了额外作为太阳能电池板的聚焦透镜的双功能透明介质谐振器天线。
此外，对于发展中国家，扩大无线市场可能会面对特殊的挑战。例如，在发展中国家，传统电力基础设施可能是可用的或者可能是不可用的。例如，由于地形或其它挑战，可使得传统电网在经济上不可行，这可能继而妨碍建立无线通信系统。
在另外一些情况中，在不用开发昂贵的电力系统给这种通信系统供电的情况下，用于发电或无线通信的受限的潜在用户基础可能妨碍无线通信系统的设立。例如，在远程的无线传感器网络(如海啸警报系统)中，例如跨过巨大辽阔的海洋盆地的地震和潮汐站的远程监测可能需要远程安装，在这些地方建立传统发电系统甚至大规模的可再生发电系统在经济上都是不可行的。
因而，期望提供用于在通信系统中收集和使用太阳能的改进的系统、设备以及方法以改善这些或其它的缺陷。在通信系统中收集和使用太阳能的上述缺陷仅意指提供常规系统的一些问题的概况，而不是详尽的。通过阅读下面的描述，常规系统的其它问题以及本文所描述的各种非限制性的实施例的相应益处可变得更加明显。
发明内容
下文介绍了说明书的简化的发明内容，以提供对说明书的某些方案的基本理解。本发明内容不是说明书的全面概括。不期望识别说明书的关键或主要部件，也不期望描述对说明书的任意实施例或权利要求书的任意范围特有的任意范围。其唯一的目的是以简化的形式呈现说明书的某些内容，作为在下文中将要呈现的更详细说明的前奏。
在公开主题的各非限制性实施例中，描述了便于在通信系统中收集和使用太阳能的系统、设备以及方法。例如，在示例性实施方式中，所公开的实施例提供了可同时起到天线和太阳能收集系统功能的双功能天线。例如，示例性实施例可提供自供应电力给采用这种实施方式的无线系统。作为另外的优点，双功能特性(例如无线通信的辐射以及太阳能聚焦或收集)能够使得采用这种实施方式的系统的设计、制造和/或操作的成本降低。
因此，本文描述了在通信系统中收集和使用太阳能的各种实施例。为这一目的，太阳能收集天线被描述为包括可将入射太阳辐射引向一个或多个太阳能电池的一个或多个反射地面和反射天线单元。在一个非限制性方案中，描述了非平坦反射地面，如V形和U形反射地面。在其它的非限制性实施例中，太阳能收集天线被描述为包括选择性传输层，该选择性传输层邻近于一个或多个太阳能电池，并可在选择性地反射通信信号给通信天线的同时将入射太阳辐射传输给一个或多个太阳能电池的。在另一非限制性方案中，描述了邻近天线的反射器结构设置的共形太阳能电池。
在其它的示意性实施方式中，描述了用于向相关联的通信天线供电的太阳能收集系统，其中该通信天线可被配置为将入射太阳辐射反射给一个或多个相关联的太阳能电池。在另外的非限制性实施方式中，适于向相关联的通信天线供电的太阳能收集系统可包括邻近于一个或多个太阳能电池的选择性传输层，该选择性传输层可将入射太阳辐射传输给一个或多个太阳能电池并可选择性地反射通信信号给通信天线。
在其它的实施例中，描述了根据各种非限制性实施例的用于收集和利用通信天线附近的太阳能的方法。
下面更详细描述这些和其它的实施例。
附图说明
参见附图，进一步描述各种非限制性实施例，其中：
图1描绘了在此描述的悬挂式平板天线(suspended patch antenna，SPA)的示例性实施例的侧视图；
图2描绘了示出所公开的SPA的示例性实施方式的另一方案的俯视图；
图3-图4示出了绿色天线(GA)的示例性非限制性实施例，该绿色天线包括悬挂在V形地面上方的光聚焦3×2悬挂式平板天线阵列单元以及多个太阳能电池板，其中图3描绘侧视图，图4描绘俯视图；
图5-图6描绘了GA的另一非限制性实施方式，包括根据在此描述的方案悬挂在U形地面上方的光聚焦3×3SPA阵列单元以及多个太阳能电池板，其中图5描绘侧视图，图6描绘俯视图；
图7-图8描绘了GA的再一示例性实施方式，包括根据在此描述的另一方案的非限制性抛物面反射器天线以及共形覆盖太阳能电池(conformaloverlaid solar cell)，其中图7描绘了通过示例性喇叭天线馈电的非限制性抛物面反射器天线，图8示出了包括在此进一步描述的涂层或覆盖层的示例性非限制性太阳能电池；
图9-图10描绘了示例性非限制性单个单元SPA的仿真和测量特性，其中图9描绘输入阻抗，图10描绘相应的反射系数；
图11描绘示例性非限制性单个单元SPA的测量的天线增益；
图12-图13描绘示例性非限制性单个单元SPA的仿真和测量归一化辐射图，其中图12描绘电场参考平面(E-平面)中的仿真和测量的归一化辐射图，图13描绘磁场参考平面(H-平面)中的仿真和测量的归一化辐射图；
图14示出适用于所公开的主题的示例性实施方式的非限制性一分三路威尔金森功分器的俯视图；
图15-图16描绘了非限制性一分三路威尔金森功分器的所测量的散射参数(S参数)；
图17-图18示出了适于应用所公开的主题的实施方式的GA系统的实施例的示例性非限制性功能方框图；
图19-图20描绘了示出如在此描述的用于在通信系统中收集和使用太阳能的示例性非限制性方法的流程图；
图21描绘了具有太阳能电池板和不具有太阳能电池板的示例性非限制性GA的所测量的天线增益；
图22-图23描绘了示例性非限制性GA的仿真和测量的归一化辐射图，其中图22描绘E-平面中的仿真和测量的归一化辐射图，图23描绘H-平面中的仿真和测量的归一化辐射图；
图24描绘了如在此所述的具有太阳能电池板和不具有太阳能电池板的GA的另一非限制性实施方式的所测量的天线增益；
图25-图26描绘了GA的另一非限制性实施方式的仿真和测量的归一化辐射图，其中图25描绘E-平面中的仿真和测量的归一化辐射图，图26描绘H-平面中的仿真和测量的归一化辐射图；
图27示出适于获得所公开的主题的各实施例的实验性光学测量的示例性非限制性配置的俯视图；
图28描绘了根据入射角(θ)改变的示例性非限制性GA的太阳能电池板的示例性输出电压；以及
图29描绘了根据θ改变的在此描述的GA的另一非限制性实施方式的太阳能电池板的示例性输出电压。
具体实施方式
概述
尽管提供了简洁的概述，然而为了示出而非限制目的在此描述或描绘了所公开的主题的某些方案。因而，由公开的装置、系统以及方法所教导的公开的实施例的变型旨在包含于本发明公开的主题的范围内。例如，在无线通信系统和元件的内容中描述了公开主题的装置、系统以及方法的各种实施例。然而，如在下文中更详细描述的，各示例性实施方式可应用于无线通信、光学应用的其它领域，而不会脱离在此描述的主题。
如在此所使用的，术语“绿色天线(GA)”期望指的是可被同时用作用于无线通信或其它的天线以及太阳能收集或发电系统的双功能设备。如在此进一步使用的，术语“通信天线”期望指的是适于在传输介质(例如，无线传输介质)上进行信息通信(例如适于数据、声音、视频、无线电信标等的通信)的天线、天线子结构或天线的亚元件。如在背景技术中所描述的，用于通信系统的可再生能源的本地发电可提供增强的效率，而不会牺牲无线通信系统天线特性。因而，所公开的主题提供了用于在通信系统中收集和使用太阳能的系统、设备以及方法。
根据公开主题的各实施例，一个或多个太阳能电池可以与用于辐射功能的天线结构、元件或亚元件(其还可以用作一个或多个太阳能电池的光反射器)组合。如在此所提到的，由于根据多个方案，所公开的实施例可以起到通信天线的功能并同时由太阳能发电，因而这种太阳能收集天线可被称为绿色天线。
例如，示例性非限制性实施方式可以采用在可提供聚光效果的地面(如凹地面)上制造或相反地位于地面上的悬挂式平板天线(SPA)阵列。作为示例性实例，L形接线(wire)可被用作用于C图案的环形天线的高效激励探针。例如，低剖面(约为0.1λo))的L形探针馈电悬挂式平板天线(SPA)可提供高于35％的非常宽的阻抗带宽，具有跨过通带的稳定的辐射图，其中λo是自由空间内的波长。作为另一实例，SPA单元可以通过L-探针在其基频宽边(fundamental broadside)横磁(TM01)模式下被激励。此外，除了促进天线增益的增加之外，这种SPA阵列还能够有利地提供低剖面、轻重量以及易于激励和调谐的优点。
根据一方案，天线结构及其关联的地面可用作一个或多个太阳能电池的光反射面。例如，在各实施例中，一个或多个SPA阵列可建在地面(如非平坦地面)上，该地面便于聚光以供一个或多个太阳能电池使用。因而，地面(如非平坦地面)聚光效果可使得能够从太阳能电池系统获得相对大的输出电压。增大的电压可以比没有绿色天线的电压高约80％。在又一方案中，SPA单元可被能够便于天线结构的宽带微波操作的L-探针激励，为此所公开实施例中的仿真和测量反射系数、输入阻抗、天线增益以及辐射图表明了在需要自供应电的系统(如无线通信系统等)中的有益使用。
在在此描述的另一实施例中，一个或多个太阳能电池可以在碟形天线(dish)(如基本抛物面反射碟形天线)的表面上直接制造或位于该碟形天线的表面上。有利地，由于实际上不需要额外的空间来容置太阳能发电性能，因而这种实施例提供了空间节省的发电性能。
根据一方案，所公开的主题的实施方式向采用这种实施方式的无线系统提供了自供给的电力。作为另一优点，双功能特性(例如无线通信的辐射以及太阳能聚焦或收集)能够使得采用这种实施方式的系统的设计、制造和/或操作的成本降低。
因此，图1描绘了如在此所描述的悬挂式平板天线(SPA)100的示例性实施例的侧视图。图2描绘了示出所公开的SPA的示例性实施方式的其它方案的俯视图200。因而，图1描绘了通过连接到连接器106(如SMA(微型版本A)连接器)并由地面108支持的L-探针104馈电的单个单元102SPA。如在下文中进一步描述的，能够以包括所公开实施方式的各种配置来应用示例性实施例100的实施方式，例如提供如在此所述的双功能特性。
例如，根据公开主题的各实施例，单个单元102SPA和地面108两者均能够有利地将入射光反射到一个或多个适当定位的太阳能电池，以提高太阳能发电系统的输出电压。根据一方案，能够在目标频率(frequency of interest)(如2千兆赫(GHz))处优化SPA 100。此外，根据一方案，可以以L(110)＝100毫米(mm)，W(112)＝54mm，h(114)＝18mm，t(116)＝1.5mm，Lh(118)＝21.5mm，以及Lv(120)＝11.9mm的适当尺寸来制造SPA 100。
示例性太阳能收集天线
图3-图4示出了绿色天线(GA)300的示例性非限制性实施例，该绿色天线300包括悬挂在V形地面304上方的光聚焦3×2SPA阵列单元以及多个太阳能电池板302，其中图3描绘侧视图300，图4描绘俯视图400。根据一方案，GA 300可以包括3×2阵列，其由放置在V形凹地面304上方的6个SPA 102辐射单元组成。根据各实施例，可以以图示的d(306)＝70mm，Wg(308)＝180mm，Lg(310)＝458mm，以及θg(312)＝5度(°)的适当参数来制造GA 300。根据其它实施例，可以电连接(如并行电连接)Ws(314)＝60mm，Ls(316)＝150mm的一个或多个太阳能电池板302(如单侧非晶硅太阳能电池板)，并可以将太阳能电池板302以H 318的距离悬挂在V形凹地面304上方。
例如，在GA 300的示例性非限制性实施例中，使用在地面304的顶点上方适当高度H(318)＝41厘米(cm)处的保持件(如聚氯乙烯(PVC)保持件)(未示出)，可以将一个或多个太阳能电池板302以H 318的距离固定在V形凹地面304上方的悬挂位置。根据各实施例，可以通过最优化一个或多个太阳能电池板302的输出来确定H 318(如以实验方式或其它方式)。如上文所述，单个单元102SPA和地面304两者均能够有利地将入射光322反射到一个或多个适当定位的太阳能电池302，以提高相关太阳能发电系统的输出电压。
图5-图6描绘了GA 500的另一非限制性实施方式，包括根据在此描述的方案的悬挂在U形地面504上方的光聚焦3×3SPA阵列单元以及多个太阳能电池板502，其中图5描绘侧视图500，图6描绘俯视图600。根据一方案，GA 500可以包括由放置在U形凹地面504上方的9个SPA 102辐射单元构成的3×3阵列。根据各实施例，可以以图示的d(506)＝70mm，Wg(508)＝180mm，Lg(510)＝458mm，θg(512)＝10°的适当参数来制造GA 500。根据其它实施例，可以将Ws(514)＝60mm，Ls(516)＝150mm的一个或多个太阳能电池板502(如单侧非晶硅太阳能电池板)电连接(如并行电连接)，并以H 518的距离悬挂在U形凹地面504上方。
作为一实例，在GA 500的示例性非限制实施方式中，如图所示，通过使用在地面504上方适当高度H(518)＝47厘米(cm)处的保持件(如聚氯乙烯(PVC)保持件)(未示出)，一个或多个太阳能电池板502能够以H 518的距离固定在U形凹地面504上方的悬挂位置。根据各实施方式，可以通过最优化一个或多个太阳能电池板502的输出来确定H 518(如实验方式或其它方式)。如上文所述，单个单元102SPA和地面304两者均能够有利地将入射光522反射到一个或多个适当定位的太阳能电池502，以提高相关太阳能发电系统的输出电压。
图7-图8描绘了GA 700的再一示例性实施方式，包括根据在此描述的其它方案的非限制性抛物面反射器702天线以及一个或多个共形覆盖太阳能电池704，其中图7描绘了通过示例性天线706(如喇叭天线)馈电的非限制性抛物面反射器702天线，图8示出了(细节708的)示例性非限制性共形覆盖太阳能电池结构800，其包括能够在将一个或多个射频(RF)、微波或毫米波信号反射到示例性天线706(如喇叭天线)的同时便于传输光的涂层或覆盖层802。
因而，根据各实施方式，GA 700可包括能够被保持件或支撑件710支撑的示例性天线706(如喇叭天线)馈电的抛物面反射器702(如包括金属反射器等的基本抛物面反射器)天线。在一方案中，GA 700还可以包括一个或多个共形覆盖太阳能电池704。此外，可以在抛物面反射器702天线上制造一个或多个共形覆盖太阳能电池704，或将共形覆盖太阳能电池704放置在抛物面反射器702上，或甚至将共形覆盖太阳能电池704贴附到抛物面反射器702，且位于涂层或覆盖层802下方，该涂层或覆盖层802允许光传输但将射频(RF)、微波或毫米波信号的一个或多个反射到示例性天线706(如喇叭天线)。
例如，根据一方案，一个或多个共形覆盖太阳能电池704可以包括涂层或覆盖层802，例如其可为金属栅网(metallic wire grid)。作为另一实例，涂层或覆盖层802可包括栅格尺寸为d 804的金属栅网。能够理解，当栅格尺寸d 804小于1/(10fH)时，包括栅格尺寸为d 804的金属栅网的涂层或覆盖层802能够强烈反射频率范围在fL≤f≤fH内的微波信号。因而，根据另一方案，可以选择涂层或覆盖层802以使栅格尺寸或其它物理特性能够最大化对入射的目标辐射(如，例如微波信号的无线通信载波信号)的反射，同时最大化太阳能发电能力。
因而，如上文所述，公开主题的各实施方式(如GA 300、GA 500、GA700等)能够向采用这种实施方式的无线系统提供自供给的电力。作为另外的优点，双功能特性(例如无线通信的辐射以及太阳能聚焦或收集)能够使得采用这种实施方式的系统的设计、制造和/或操作的成本降低。
例如，图9-图10描绘了示例性非限制性单个单元102SPA的仿真和测量特性，其中图9描绘根据频率904变化的输入阻抗902，图10描绘对于仿真906(1006)和实验性测量908(1008)二者根据频率1004变化的相应反射系数1002。因此，对于搁置在20×20平方厘米(cm2)平坦地面上的示例性单个单元102SPA，如上文参见图1-图2所述，例如能够使用AnsoftTMHFSSTM来仿真和/或优化示例性单个单元102SPA。此外，可以使用
Figure BSA00000481704800091
8753网络分析仪来获得实验性测量结果，以验证仿真结果。
如从图9中所看出的，仿真906和测量908的输入阻抗证明了可接受的一致性。从图10的相应反射系数1002来看，能够看出测量1008和仿真1006的天线带宽((|S11|＜-10dB)分别约为38％和42％。此外，从图10中，观察到两个谐振模式。第一个谐振由示例性单个单元102SPA的TM01模式产生，其可通过检查其电场分布来验证。其测量1008和仿真1006频率((min.|S11|)分别得出为2.12GHz和2.09GHz(1.43％误差)。
在约2.5GHz处发现第二谐振。可以理解，这一模式例如可由L-探针产生，这是因为其频率与使用f＝c/[4(Lh+Lv)]的原始公式所估计的2.25GHz适度地一致，其中c为真空中的光速。通过注意到原始公式不考虑悬挂式平板效果的事实，能够进一步知道两个频率之间的偏差(discrepancy)。根据公开主题的各实施例，示例性GA能够采用第一谐振模式(如，由示例性单个单元102SPA的TM01模式所引起的谐振)。
图11描绘对于示例性非限制性单个单元102SPA根据频率1104改变的测量天线增益1102。从图11中能够看出如示例性非限制性单个单元102SPA的占优势的TM模式所期望的，SPA模式周围的增益约为7分贝各向同性(dBi)。
图12-图13描绘示例性非限制性单个单元102SPA的仿真和测量归一化辐射图，其中图12描绘电场参考平面(E-平面)中的仿真1202和测量1204归一化辐射图1200，图13描绘磁场参考平面(H-平面)中的仿真1302和测量1302归一化辐射图1300。如所期望的，可获得E-平面和H-平面两者的宽边图案(broadside pattern)，并且在视轴方向(θ＝0°)上共极化场1206(1306)强于其交叉极化1208(1308)相似物(counterpart)至少20个分贝(dB)。要进一步注意，仿真1202E-平面交叉极化太小而不能在图12中观察到。
图14示出适于公开主题的示例性实施方式使用的非限制性一分三路威尔金森功分器1400的俯视图。例如，为了对公开主题的各实施方式(如GA300、GA 500、GA 700等)的示例性非限制性单个单元102SPA馈电，可以制造或获得并且级联多个常规的一分三路威尔金森功分器。为了此目的，图14中的非限制性一分三路威尔金森功分器1400可以包括支撑与电路元件和连接器1406(如SMA连接器)相关的多个电气轨迹1404的基板1402。
图15-图16描绘了用于非限制性一分三路威尔金森功分器1400的根据频率1504(1604)变化的测量的散射参数(S参数)1502(1602)。当S仿真参数结果与所测量的一致时，为了简化的目的略去该比较。如可在图15-图16中观察到的，给定约0.78GHz的带宽，功分器的幅度通带(magnitudepassband)为从1.45GHz到2.23GHz(＝-4.77±0.5dB，i＝2，3，或4)。测量的相位带宽(∠Si1-∠Sj1|)＜5°，i，j＞1且i≠j)为2GHz(1GHz-3GHz)，这远宽于幅度带宽。因而，能够理解，非限制性一分三路威尔金森功分器1400的整个带宽受其幅度响应的限制。
因而，根据各实施例，所公开的主题提供了太阳能收集天线(如GA 300、GA 500、GA 700等)。例如，根据非限制性实施方式，如上文参见图3-图6所描述的太阳能收集天线可包括反射地面(例如，地面108、如V型凹地面304和U形凹地面504等的非平坦反射地面)，该反射地面可适于反射入射太阳辐射(如入射光322(522)等)(如入射太阳辐射的第一部分)，从而产生被反射的太阳辐射。作为另一实例，太阳能收集天线可包括一个或多个天线单元(如SPA 102、相关的L-探针104、相关的连接器106以及亚元件和/或其组合等)，这些天线单元耦接到反射地面(例如，地面108、如V型凹地面304和U形凹地面504等的非平坦反射地面等)。
此外，如上文所述，太阳能收集天线还可包括一个或多个太阳能电池(如一个或多个太阳能电池302、一个或多个太阳能电池502等)。在一个方案中，如上文相对于图3-图6确定H和θ所述，一个或多个太阳能电池可置于反射地面附近，从而便于接收反射的太阳辐射。
根据太阳能收集天线的其它非限制性实施方式，一个或多个天线单元(如SPA 102等)可被配置为反射入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的一部分(如第二部分)，以增加反射的太阳辐射。如在上文中进一步描述的，一个或多个天线单元(如SPA 102等)可适于经由地面(例如，地面108、如V型凹地面304和U形凹地面504等的非平坦反射地面)附近的L-探针104来接收激励。
在太阳能收集天线的其它非限制性实施方式中，一个或多个天线单元(如SPA 102等)能够被配置成天线单元的阵列。作为一个实例，如上面参考图3-图4进一步描述的，其它的实施方式可采用布置在V形反射地面304上的三乘二阵列的六个天线单元(如反射SPA 102单元)。在再一非限制性实例中，如上面参考图5-图6进一步描述的，实施方式可采用布置在U形反射地面504上的三乘三阵列的九个天线单元(如反射悬挂式平板天线(SPA)102单元)。
根据其它的非限制性实施方式，所公开的主题提供了太阳能收集天线(如GA 700等)。例如，根据示例性实施方式，上面参考图7-图8所述的太阳能收集天线可包括被配置为或适于支撑与反射器结构相邻的一个或多个共形太阳能电池的反射器结构。例如，参见图7-图8，反射器结构可包括反射器702，其能够支撑一个或多个共形太阳能电池(如一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)。同时，为了示出而不加限制的目的，反射器702被描绘且描述为抛物面反射器702，可理解的是，所公开的主题不限于此。例如，可以考虑将实际的任意反射器结构(如不管被配置成非平面反射器结构，或抛物面反射器结构、基本抛物面反射器结构或其它等)用作反射器702，以支撑与反射器结构相邻的一个或多个共形太阳能电池。
作为另一实例，太阳能收集天线还可包括与一个或多个共形太阳能电池相邻的选择性传输层(如涂层或覆盖层802等)。例如，根据一个方案，太阳能收集天线可包括置于一个或多个共形太阳能电池(如一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)的与反射器结构(如反射器702)相对的一侧上的选择性传输层。在另一方案中，选择性传输层(如涂层或覆盖层802等)可适用于或被配置为将入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的一部分传输到一个或多个共形太阳能电池。在再一方案中，选择性传输层还可适用于或被配置为反射通信信号(如一个或多个入射射频(RF)信号、入射微波信号或入射毫米波信号)的一部分，以生成反射的通信信号。
在其它的非限制性实施方式中，如上面参考图7-图8进一步描述的，太阳能收集天线的选择性传输层(如涂层或覆盖层802等)可以包括金属栅格(如金属、金属丝或金属合成物等的栅格)。在再一非限制性实施方式中，给定入射太阳辐射和所反射的通信信号的预定波长，可进一步配置或适应栅格的栅格间距(如栅格间距d 804)，以最大化所反射的通信信号，最大化入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的传输，或实现这些之间的任意其它期望的设计折衷和/或其它设想。
根据又一其它示例性实施方式，太阳能收集天线还可包括通信天线(如例如喇叭天线的天线706)，其置于或位于反射器结构(如反射器702)附近，并适用于或配置为收集所反射的通信信号的一部分。例如，如上面参考图7-图8进一步描述的，通信天线可包括喇叭天线，该喇叭天线位于反射器结构(如反射器702)附近，且适用于或配置为收集所反射的通信信号的一部分。
在一个方案中，通信天线(如例如喇叭天线的天线706)的一部分可位于与基本抛物面反射器结构相关联的焦点附近。例如，当例如可以很好地协调入射平行光束上的抛物线的聚焦特性以最大化通信天线(如例如喇叭天线的天线706)处的反射通信信号时，其它考虑因素可能对使用这种单方面的考虑因素产生不利影响。作为一实例，在再一非限制性实施方式中，给定电力需求、物理间距考虑因素、反射器几何形状、太阳能占空比等，则通信天线(或其一部分)的位置或放置可改变，以最大化所反射的通信信号，最大化入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的收集和传输，或影响这些之间的任意其它期望的设计折衷和/或其它考虑因素。
示例性太阳能收集天线系统
如上文参见图1-图16所描述的，公开主题的各实施例提供能够便于在通信系统中收集和使用太阳能的系统。作为实例，图17示出GA系统的实施例的示例性非限制性功能方框图，其适于应用所公开的主题的实施方式。例如，示例性太阳能收集系统1700可适于给关联的通信天线供电。例如，如在上文中参考图3-图6所描述的，太阳能收集系统1700可包括通信天线1702(如GA300、GA500等)，该通信天线被配置为反射入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的一部分，从而产生被反射的太阳辐射。例如，配置的通信天线1702可被配置为包括反射单元1704(例如，地面108、如V型凹地面304和U形凹地面504等的非平坦反射地面等，如一个或多个SPA 102的反射天线单元等)。
此外，太阳能收集天线系统1700还可包括一个或多个太阳能电池1706(如一个或多个太阳能电池302、一个或多个太阳能电池502等)。在一个方案中，如上文相对于图3-图6确定H和θ所述，一个或多个太阳能电池可置于反射地面附近，从而便于接收反射的太阳辐射，并将反射的太阳辐射的一部分转换成电势。在再一方案中，一个或多个太阳能电池1706可位于通信天线1702附近并与通信天线1702相关联。
太阳能收集系统1700还可包括电路1708，该电路1708可配置为或适于将一个或多个太阳能电池1706电耦合到通信天线1702和/或用于通信天线1702(或其元件或亚元件)的操作。例如，电路1708包括耦合电路，以收集、调节(condition)、运输或向太阳能收集系统1700的电子元件(包括而不限于通信天线1702)传递适当电力。作为另一实例，电路1708可包括电传输线、电存储元件、电压调节器、信号调节器、威尔金森功分器1400、开关、继电器以及适于转换、存储以及传输由一个或多个太阳能电池1706生成的电势的其它电子元件的任意(任意数量或组合)。因此，太阳能收集系统1700的电路1708可便于在通信天线1702的操作中采用电势的至少一部分。
根据再一示例性实施例，太阳能收集系统1700还可包括能够操作为发送和/或接收通信信号(未示出)的一个或多个天线单元1710(如SPA 102、关联的L-探针104、关联的连接器106、亚元件和/或其组合等)，例如，如上文参考图3-图5所述的一个或多个反射SPA 102单元。作为一实例，如上面参见图3-图4进一步描述的，其它的实施方式可采用布置在V形反射地面304上的三乘二阵列的六个天线单元(如反射SPA 102单元)。在再一非限制性实例中，如上面参见图5-图6进一步描述的，实施方式可采用布置在U形反射地面504上的三乘三阵列的九个天线单元(如反射悬挂式平板天线(SPA)102单元)。
作为另一实例，图18示出了GA系统的实施例的示例性非限制性功能方框图，其适于应用所公开的主题的实施方式。在再一非限制性实施方式中，示例性太阳能收集系统1800可以适于对关联的通信天线供电，例如如上文参见图7-图8所述。例如，根据公开主题的各方案，太阳能收集系统1800可包括天线1802(如GA 700等)。
例如，太阳能收集系统1800可包括一个或多个太阳能电池1804(例如，一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)，其可在非平坦反射器结构(如GA 700的反射器702等)上制造、置于非平坦反射器结构上、或布置为与非平坦反射器结构相邻且与之一致。但是，为了示出而不加限制的目的，反射器702被描绘且描述为抛物面反射器702，可理解的是所公开的主题不限于此。例如，预期实际的任意反射器结构(例如，不论被配置成非平坦反射器结构或其它，抛物面反射器结构、基本抛物面反射器结构或其它等)可以被用作反射器702，以支撑与反射器结构相邻的一个或多个太阳能电池1804。
此外，太阳能收集系统1800可包括选择性传输层1806(如涂层或覆盖层802等)，该传输层在一个或多个太阳能电池1804上制造、置于太阳能电池1804上、或布置为与太阳能电池1804相邻。例如，根据一个方案，太阳能收集系统1800可包括位于一个或多个太阳能电池1804(如一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)的与非平坦反射器结构(如反射器702)相对的一侧的选择性传输层。在另外的方案中，选择性传输层1806(如涂层或覆盖层802等)可适于或被配置为将入射太阳辐射(如参见图3-图6的这种入射光322(522)等)的一部分传输到一个或多个太阳能电池1804。在再一方案中，选择性传输层还可适于或被配置为反射通信信号(如一个或多个入射射频(RF)信号、入射微波信号或入射毫米波信号)的一部分，以生成所反射的通信信号。
在其它的非限制性实施方式中，如上文参见图7-图8进一步描述的，太阳能收集系统1800的选择性传输层1806(如涂层或覆盖层802等)可以包括金属栅格(如金属、金属丝或金属合成物等的栅格)。在再一非限制性实施方式中，给定入射太阳辐射和所反射的通信信号的预定波长，可进一步配置或适配栅格的栅格间距(如栅格间距d 804)，以最大化所反射的通信信号，最大化入射太阳辐射(如参见图3-图6的入射光322(522)等)的传输，或影响这些之间的任意其它期望的设计折衷和/或其它考虑因素。
根据又一其它示例性实施例，太阳能收集系统1800还可包括一根或多根通信天线1808(如，例如喇叭天线的天线706)，其可操作为发送和/或接收通信信号(未示出)。例如，太阳能收集系统1800可包括通信天线1808，其被配置为从选择性传输层1806接收所反射的通信信号，如上文参见图7-图8所述。例如，通信天线1808可包括喇叭天线，该喇叭天线布置在反射器结构(如反射器702)附近且适于或配置为收集所反射的通信信号的一部分。
在再一非限制性方案中，通信天线1808(如，例如喇叭天线的天线706)的一部分可位于与基本抛物面反射器结构相关联的焦点附近。例如，当可以很好地协调入射平行光束上的抛物线的聚焦特性以例如最大化通信天线(如，例如喇叭天线的天线706)处的反射通信信号时，其它考虑因素可对使用这种单方面考虑因素产生不利影响。作为一实例，在再一非限制性实施方式中，给定电力需求、物理间距考虑因素、反射器几何形状、太阳能占空比等，则通信天线(或其一部分)的位置或放置可改变，以最大化所反射的通信信号，最大化入射太阳辐射(如参见图3-图6的入射光322(522)等)的收集和传输，或影响这些之间的任意其它期望的设计折衷和/或其它考虑因素。
此外，太阳能收集系统1800还可包括电路1810，其可配置为和适于将一个或多个太阳能电池1804电耦合到一根或多根通信天线1808和/或用于一根或多根通信天线1808(或其元件或亚元件)的操作。例如，电路1810可包括耦合电路，以收集、调节、运输或甚至向太阳能收集系统1800的电子元件(包括但不限于一根或多根通信天线1808)传递适当电力。作为另一实例，电路1810可包括电传输线、电存储元件、电压调节器、信号调节器、威尔金森功分器1400、开关、继电器以及适于转换、存储以及传输由一个或多个太阳能电池1804所生成的电势的其它电子元件的任意(任意数量或其组合)。因此，太阳能收集系统1800的电路1810可便于在一根或多通信天线1808的操作中利用一个或多个太阳能电池1804所生成的电势的至少一部分。
考虑在前描述的系统、元件和设备，可以参照图19-图20的流程图更好地理解根据所公开的主题实施的方法。尽管为了简化说明的目的，将方法示出并描述为一系列的方框，然而应知道和理解这种说明或相应的描述不限于方框的顺序，如某些方框可以与在此描绘和描述的顺序不同的顺序产生和/或与其它方框同时发生。应知道经由流程图所示出的任意非连续或分支的流程表示可实施达到相同或类似结果的各种其它分支、流路或方框顺序。此外，不是所有示出的方框均需要实施在下文中所述的方法。≠示例性方法
公开主题的各实施例提供了用于在通信系统中收集和使用太阳能的方法，如下文参见图19所述。例如，图19描绘了示出如在此所述的用于在通信系统中收集和使用太阳能的示例性非限制性方法1900的流程图。例如，示例性方法1900可包括收集和使用通信天线(如GA 300、GA 500等)附近的太阳能。
例如，在1902中，方法1900可包括在通信天线的反射天线单元处或反射地面(例如，地面108、如V型凹地面304和U形凹地面504等的非平坦反射地面等，如一个或多个SPA 102的反射天线单元等)处反射太阳辐射(如入射光322(522)等)。作为另一实例，入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的第一部分可通过通信天线的第一部分(例如通过通信天线的非平坦地面(如通过V型凹地面304和U形凹地面504等))在通信天线处反射。在再一实例中，方法1900可包括通过通信天线的第二部分(例如通过通信天线(如GA 300、GA 500等)的一个或多个天线单元(如反射悬挂式平板天线(SPA)102单元))在通信天线处反射入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的第二部分。
在1904中，可通过一个或多个太阳能电池(如一个或多个太阳能电池302、一个或多个太阳能电池502)来收集太阳辐射的一部分，以生成所收集的太阳辐射。作为一个实例，方法1900还可包括通过一个或多个太阳能电池来收集入射太阳辐射(如入射光322(522)等)的第一部分(或第二部分)的一部分，从而生成第一收集太阳辐射(或第二收集太阳辐射)。
因而，在1906中，所收集的太阳辐射的一部分(如第一和/或第二收集太阳辐射等)可转换成由通信天线所使用的电势(如电压)，如上文例如关于图3-图6所述。作为另一实例，方法可包括将第一收集太阳辐射(或第二收集太阳辐射)的一部分转换成能由通信天线(如GA 300、GA 500等)所使用的电势。
在其它的非限制性方法1900中，电势的一部分可用于操作通信天线(如GA 300、GA 500等)的一部分。例如，在1908中，方法1900可包括使用电势的一部分来操作通信天线的一部分。如上文参见图3-图6和图17进一步描述的，太阳能收集系统1700可包括电路1708的阵列，其可配置为和适于将一个或多个太阳能电池1706电耦合到通信天线1702和/或用于通信天线1802(或其元件或亚元件)的操作。
作为一实例，电路1708可包括电传输线、电存储元件、电压调节器、信号调节器、威尔金森功分器1400、开关、继电器以及适于转换、存储以及传输由一个或多个太阳能电池1706所生成的电势的其它电子元件的任意(任意数量或其组合)。因此，方法1900中由一个或多个太阳能电池(如一个或多个太阳能电池302、一个或多个太阳能电池502等)所生成的电势可用于操作通信天线和/或相关联或有关的系统的任意适合的部分。
作为另一实例，图20描绘了示出如本发明在上文中参见图7-图8和图18描绘的用于在通信系统中收集和使用太阳能的示例性非限制性方法2000的流程图。例如，在2002中，在选择性传输层处的入射太阳辐射的一部分可传输到通信天线(如GA 700等)的反射器上的太阳能电池。例如，方法2000可包括将通信天线的选择性传输层(涂层或覆盖层802)处的入射太阳辐射(如参见图3-图6的这种入射光322(522)等)的一部分传输到通信天线(如GA 700等)的反射器(如GA 700的反射器702等)上的一个或多个太阳能电池(如一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)。作为另一实例，在2002处，传输还可包括将入射太阳辐射的一部分经由位于反射器的相对侧的一个或多个太阳能电池附近的选择性传输层(如涂层或覆盖层802等)传输到一个或多个太阳能电池。在另一方案中，选择性传输层可以包括金属、金属丝或金属合成物等的任意组合的栅格。
此外，在2004处，可反射入射RF信号、入射微波信号或入射毫米波信号的一部分，以生成所反射的通信信号。例如，方法2000还可包括反射入射射频RF信号、入射微波信号或入射毫米波信号之一或多个的一部分(例如，经由一个或多个选择性传输层，如涂层或覆盖层802)，从而生成所反射的通信信号。
因而，在2006处，如上文参见图7-图8和图18所述，例如可通过与通信天线(如GA 700等)相关联的天线单元来收集所反射的通信信号的一部分。例如，方法2000可包括通过与通信天线(如GA 700等)相关联的至少一个天线单元(如，例如喇叭天线的天线706)来收集所反射的通信信号的一部分。在方法2000的另一方案中，收集所反射的通信信号的一部分可包括通过位于反射器的抛物面反射器结构的焦点附近的一个或多个天线单元来收集所反射的通信信号的一部分，如上文参见图7-图8和图18的进一步描述。
在方法2000的再一个示例性实施方式中，在2008处，入射太阳辐射的一部分可转换成由通信天线(如GA 700等)所使用的电势。例如，方法2000还可包括将入射太阳辐射(如参见图3-图6的入射光322(522)等)的一部分转换成由通信天线(如GA 700等)所使用的电势(例如通过一个或多个太阳能电池)。
在其它的非限制性方法1900中，可使用电势的一部分(未示出)来操作通信天线的一部分。如上文参见图7-8和图18进一步描述的，太阳能收集系统1800可包括电路1810的阵列，其可配置为或适于将一个或多个太阳能电池1804(如一个或多个共形覆盖太阳能电池704等)电耦合到通信天线1808和/或用于通信天线1808(或其元件或亚元件)的操作。
作为一个实例，电路1810可包括电传输线、电存储元件、电压调节器、信号调节器、威尔金森功分器1400、开关、继电器以及适于转换、存储以及传输由一个或多个太阳能电池1804所生成的电势的其它电子元件的任意(和任意数量或其组合)。因此，方法2000中由一个或多个太阳能电池所生成的电势可用于操作通信天线(如GA7等)和/或相关联或有关的系统的任意适合的部分。
示例性的耦合滤波结果
已经探讨了公开主题的示例性实施方式(如GA 300、GA 500等)，以说明特定的非限制性方案、优点和/或特征。
例如，图21描绘了具有一个或多个太阳能电池302板的2106和不具有太阳能电池302板的2108的示例性非限制性GA 300的测量天线增益2102。例如，可例如使用示例性SPA单元102和多个威尔金森功分器1400来制造和测试GA 300的示例性非限制性实施例。此外，GA 300的示例性非限制性实施例的地面304可包括导电板(如两片导电板，每片的尺寸均为Lg×Wg)。如从图21中可看出的，具有一个或多个太阳能电池302板的2106的所测量的天线增益2102在2GHz处约为11.2dBi，其略低于不具有一个或多个太阳能302电池板的2108(12.4dBi)。因而，图21示出了对于示例性非限制性GA 300，一个或多个板302所产生的损耗相对可以忽略。
图22-图23描绘了示例性非限制性GA 300的仿真和测量归一化辐射图，其中图22描绘E-平面中的仿真2202和测量2204归一化辐射图2200，图23描绘H-平面中的仿真2302和测量2304归一化辐射图2300。从图22-图23中可以看出，对于E-平面和H-平面两者，共极化场2206(2306)在视轴方向(θ＝0°)上比交叉极化场2208(2308)强至少15dB，如对于平坦地面情况下所能期望的。
图24描绘了如本发明所述的具有太阳能电池502板2406和不具有太阳能电池502板2408的GA 500的另一非限制性实施方式的所测量的天线增益。例如，可例如使用示例性SPA单元102和多个威尔金森功分器1400来制造和测试GA 500的非限制性实施方式。此外，GA 300的示例性非限制性实施例的地面504可包括导电板(如三片导电板，每片的尺寸均为Lg×Wg)。因而，可以知道，地面504的区域大于GA 300的示例性非限制性实施例的地面304约50％。
因此，如从图24可以看到的，具有一个或多个太阳能电池502板2406的所测量的天线增益2402在2GHz处约为15.2dBi，其略低于不具有一个或多个太阳能电池板502的2408(15.5dBi)。因而，图24示出对于GA 500的非限制性实施方式，由一个或多个板502所引起的损耗相对可忽略。作为相比于GA 300(增益11.2dBi)的示例性非限制性实施例的其它优点，GA 500的非限制性实施方式的增益值15.2dBi部分由于较大地面504而明显更高。
图25-图26描绘了GA 500的另一非限制性实施方式的仿真和测量归一化辐射图，其中图25描绘E-平面中的仿真2502和测量2504归一化辐射图2500，图26描绘H-平面中的仿真2602和测量2604归一化辐射图2600。从图25-图26中可以观察出来，在视轴方向(如θ＝0°)上共极化场2506(2606)比交叉极化场2508(2608)强至少15dB。
图27示出适于获得所公开的主题的各实施例的实验性光学测量结果的示例性非限制性布置2700的俯视图。例如，为了获得光学性能测量结果，示例性实施例(如GA 300、GA 500、GA 700等)可置于便于以不同的入射角(θ)2704测量一个或多个太阳能电池板(如302、502、704等)的输出电压的旋转器2702上。具有可模拟自然日光的宽频谱的光源2706(如氙气光源)可被用于对示例性实施例进行照明。此外，从公开主题的各实施例中，抛物面光学碟形天线(parabolic optical dish)2708(如具有直径＝60cm的圆孔的抛物面光学碟形天线)可用于反射来自光源2706的光并在距离X(2512)＝200cm处生成接近平行的光束2710。尽管使用了能够产生相对更平行的光束的光学透镜，然而难以获得在商业上用于测量目的这种大的透镜。如上文所述，通过最优化θ＝0°.处的一个或多个太阳能电池板(如302、502等)的电压输出，可以通过实验方式找到高度H 518。
图28描绘了根据入射角(θ)2804改变的示例性非限制性GA 300的一个或多个太阳能电池板302的示例性输出电压2802。例如，图28描绘了如上文所述在平坦地面配置2806中θg＝0°的一个或多个太阳能电池板302以及在V形凹地面配置2808中θg＝5°的一个或多个太阳能电池板302的H＝41cm处的输出电压2802。从图28中可以看出，当θ＜18°时，部分由于其聚焦效果，使用V形地面2808获得了更大的输出电压。当光2710正常入射(θ＝0°)时，对于V形2808和平坦地面2806的情况而言，输出电压分别为3.77伏特(V)和0.70V。为了对比(未示出)，注意到，当通过光源2706直接(未使用抛物面光学碟形天线2708)在与使用抛物面光学碟形卫星天线2708时等效的全路径长度上照明一个或多个太阳能电池板302时，可产生2.61V的输出电压。
图29描述了根据θ2904变化的如本文所描述的GA500的另一非限制性实施方式的太阳能电池板的示意性输出电压2902。作为一个示例，如上文关于图5-图6所描述的，H＝47cm的新高度用于使用U形(θg＝10°)2908和平坦(θg＝0°)地2906面来获得一个或多个太阳能电池板502的输出电压2902。从图29可以观察到，如所期望的，当使用U形接地面504时太阳能收集天线500的输出电压2902较高。
例如，当光2710正常入射(θ＝0°)时，获得4.27V的输出电压2902。此外，注意到U形地面电压2908约比直接照明情况的电压(如，具有同样全路径长度，2.38V)高80％。此外，部分由于地面504与地面304之间的较大反射面，U形地面电压2908还高于示意性的非限制性GA 300的电压。进一步注意到，部分由于由一个或多个太阳能电池板502引起的衍射、反射和光阻的有效效应，在θ＝6°处而非θ＝0°处发现GA500的非限制性实施的最大输出电压2902。
因而，在所公开主题的各种非限制性的实施例中，提供了有助于在通信系统中太阳能收集和使用的系统、设备以及方法。例如，根据所公开主题的各种实施例，一个或多个太阳能电池可与天线结构、元件或用于辐射功能的亚元件(其也可作为一个或多个太阳能电池的光反射器)组合在一起。根据一个方案，所公开主题的实施方式提供自供给电力给利用这种实施方式的无线系统。作为另一优点，双功能特性(如，无线通信的辐射和太阳能聚集或收集)可使得利用这种实施方式的系统的设计、制作和/或操作的成本降低。此外，如上所述，各种示意性的实施方式可应用于无线通信、光学应用的其它领域，而不脱离在此所公开的主题。
本文所使用的词“示意性”意指作为示例、实例或者说明。为了避免疑惑，本文所公开的主题不限于这种示例。此外，本文所描述的作为“示意性”的任何方案或设计都不必解释为优选或优于其它方案或设计，也不意味着它排除本领域普通技术人员所知晓的等效示意性的结构和技术。而且，对于无论是权利要求书还是详细描述所使用的术语“包括”、“具有”、“包含”以及其他类似的词的范围，为了避免疑惑，这种术语倾向于类似开放式过渡词的包含，而不排除任何附加或其它的元件。
已经关于一些元件之间的相互作用描述了前述提及的系统。可理解到，根据前述的各种排列和组合，这种系统和元件可包括那些元件或指定的亚元件、指定的元件或亚元件的一些以及/或附加的元件。亚元件也可实施为与其它元件耦接在一起的元件，而不是包括在母元件内(分等级的)。
此外，应注意到，一个或多个元件可组合在单个元件中提供总的功能，或者可分成几个独立的亚元件以提供集成的功能。本文所描述的任何元件也可与本文没有特别描述的但本领域普通技术人员已知的一个或多个其它元件相互作用。除了本文所描述的各种实施例，将理解到，可使用其它类似的实施例，或者为执行相应实施例的同样或等效功能可对上述实施例作出修正和添加，而不背离其本意。
例如，当在特定数量、尺寸、构造、几何形状或配置(如，SPA、接地面、太阳能电池等的数量、尺寸、构造、几何形状或配置)的背景下已经描述了所公开主题的各种实施例的同时，所公开主题不限于此。此外，期望到，可例如通过选择通信(通信信号的发送和接收)的波长变化来改变、修正或以其它方式重新设计所公开主题的各种方案的应用。在其它示意性的修正方案中，例如，在想要最大化目标信号(如无线通信载波信号)入射的辐射的反射、太阳辐射的传输，以最大化太阳能发电能力，或者中间想要的结果时，可选择改变涂层或覆盖层。

Claims (20)

1.一种太阳能收集天线，包括：
反射器结构，适于支撑邻近于所述反射器结构的至少一个共形太阳能电池；
选择性传输层，在所述至少一个共形太阳能电池的与所述反射器结构相对的一侧上邻近于所述至少一个共形太阳能电池，所述选择性传输层适于将入射太阳辐射的至少一部分传输至所述至少一个共形太阳能电池，所述选择性传输层还适于反射入射的射频(RF)信号、入射的微波信号或入射的毫米波信号其中至少之一的至少一部分，从而产生反射的通信信号；以及
通信天线，位于所述反射器结构附近，并适于收集所述反射的通信信号的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的太阳能收集天线，所述通信天线被进一步配置为喇叭天线。
3.根据权利要求1所述的太阳能收集天线，所述选择性传输层包括金属、金属丝或金属合成物其中至少一个的栅格。
4.根据权利要求3所述的太阳能收集天线，所述栅格被进一步配置为相对于所述入射太阳辐射和所述反射的通信信号的预定波长，具有适于使所述反射的通信信号最大化或者使所述入射太阳辐射的传输最大化的栅格间距。
5.根据权利要求1所述的太阳能收集天线，所述反射器结构被进一步配置为非平坦反射器结构。
6.根据权利要求5所述的太阳能收集天线，所述非平坦反射器结构被进一步配置为基本抛物面反射器结构。
7.根据权利要求6所述的太阳能收集天线，所述通信天线的至少一部分位于与所述基本抛物面反射器结构相关联的焦点附近。
8.一种适于为相关联的通信天线供电的太阳能收集系统，包括：
至少一个太阳能电池，邻近非平坦反射器结构并与所述非平坦反射器结构共形；
选择性传输层，在所述至少一个太阳能电池的与所述反射器结构相对的一侧上邻近于所述至少一个太阳能电池，所述选择性传输层将入射太阳辐射的至少一部分传输至所述至少一个太阳能电池；
通信天线，被配置为从所述选择性传输层接收反射的通信信号；以及
电路，适于将所述至少一个太阳能电池电耦接至所述通信天线，以将由所述至少一个太阳能电池产生的电势的至少一部分利用在所述通信天线的操作中。
9.根据权利要求8所述的太阳能收集系统，所述选择性传输层进一步被配置为反射入射的射频(RF)信号、入射的微波信号或入射的毫米波信号其中至少之一的至少一部分，从而产生反射的通信信号。
10.根据权利要求8所述的太阳能收集系统，所述选择性传输层包括金属、金属丝或金属合成物其中至少之一的栅格。
11.根据权利要求10所述的太阳能收集系统，所述栅格进一步被配置为相对于所述入射太阳辐射的预定波长和所述反射的通信信号的预定波长，具有适于使所述反射的通信信号最大化或者使所述入射太阳辐射的传输最大化的栅格间距。
12.根据权利要求8所述的太阳能收集系统，所述通信天线进一步被配置为喇叭天线。
13.根据权利要求12所述的太阳能收集系统，所述非平坦反射器结构进一步被配置为基本抛物面反射器结构。
14.根据权利要求13所述的太阳能收集系统，所述喇叭天线的至少一部分位于与所述基本抛物面反射器结构相关联的焦点附近。
15.一种用于收集和利用通信天线附近的太阳能的方法：
将所述通信天线的选择性传输层处的入射太阳辐射的至少一部分传输至所述通信天线的反射器上的至少一个太阳能电池；
反射入射的射频(RF)信号、入射的微波信号或入射的毫米波信号其中至少之一的至少一部分，从而产生反射的通信信号；
通过与所述通信天线相关联的至少一个天线单元来收集所述反射的通信信号的至少一部分；
将所述入射太阳辐射的至少一部分的至少一部分转换为由所述通信天线使用的电势。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用所述电势的至少一部分来操作所述通信天线的至少一部分。
17.根据权利要求15所述的方法，所述传输包括：将所述入射太阳辐射的至少一部分传输至与所述反射器共形的所述至少一个太阳能电池。
18.根据权利要求15所述的方法，所述传输包括：经由在与所述反射器相对的一侧上邻近于所述太阳能电池并包括金属、金属丝或金属合成物其中至少之一的栅格的选择性传输层，将所述入射太阳辐射的至少一部分传输至所述至少一个太阳能电池。
19.根据权利要求15所述的方法，所述收集包括：通过与所述通信天线相关联的喇叭天线单元来收集所述反射的通信信号的至少一部分。
20.根据权利要求15所述的方法，所述收集包括：通过位于所述反射器的抛物面反射器结构的焦点附近的所述至少一个天线单元来收集所述反射的通信信号的至少一部分。
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