CN108780951B - 宽带表面散射天线 - Google Patents

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Abstract

具有紧密耦合或紧密连接的辐射器阵列的表面散射天线提供具有宽带瞬时带宽的可调节天线。天线包括传输线、紧密耦合或连接的辐射器阵列，以及将该传输线连接到该辐射器的相应的可调节馈电结构阵列。

Description

宽带表面散射天线
优先权申请的所有主题通过引用并入本文，只要这类主题与本申请不矛盾。
背景技术
任何天线的主要功能都是将在天线结构内传导的电磁波耦合到在自由空间中传播的电磁波。存在许多实现这种耦合的方法，并且由于天线的广泛实际应用已经对所述方法进行了深入研究。参见，例如Constantine A.Balanis,Antenna Theory,第三版,Wiley2005。
在基于表面散射天线的天线中，导波和传播波之间的耦合通过调制与导波电磁接触的表面的电磁特性来实现。这种受控表面调制可以被称为“调制模式”。天线中的导波可以被称为“参考波”或“参考模式”以及期望的自由空间传播波模式可以被称为“辐射波”或“辐射模式”。
表面散射天线例如在美国专利申请公开号2012/0194399(下文称“Bily I”)中有描述，其中改进的表面散射天线在美国专利申请公开号2014/0266946(下文称“Bily II”)中有进一步描述。包含耦合到装载有集总装置的可调散射元件的波导的表面散射天线在美国申请号14/506,432(下文称“Chen I”)中有描述，而各种全息调制图案方法在美国专利申请号14/549,928(下文称“Chen II”)中有描述。所有这些专利申请都通过引用整体并入本文，其在下文中统称为“MSAT申请”。
表面散射天线包括离散辐射元件阵列，其中元件间隔通常小于天线工作频率下的约四分之一波长。可以离散地调制来自每个元件的辐射，使得它们的集体效应近似于期望的调制模式。
通常通过调节单个辐射元件的谐振频率在表面散射天线中完成调制，这增加或减少了从参考波耦合到辐射波的能量。这种方法通常产生窄带天线，因为深亚波长辐射元件通常是借助于其带宽约束而有效地辐射的高Q辐射器。
在诸如宽带通信之类的应用中可能需要增加带宽。因此，增加表面散射天线的带宽的技术具有实际意义。
发明内容
实施方式包含提供具有宽带瞬时带宽的表面散射天线的天线、方法和系统。
表面散射天线通常包含高Q辐射元件，其中单个天线元件晶胞的尺寸是深亚波长。表面散射天线塑造辐射图案的能力通常随着晶胞尺寸的减小而改善，因为附加的元件在其他(大部分)幅度受制的自适应阵列中提供附加的相位采样点。
在天线元件被视为阵列中的隔离的单个天线的方法中，可能优选的是使每个元件的Q与天线尺寸成反比。在其他方法中，根据本发明的实施方式，天线元件不被视为隔离的单个天线，而是被视为互耦的辐射器系统中的元件。互耦是当两个附近的辐射元件各自扰乱另一个的行为而背离人们对这两个天线响应的简单叠加所期望的行为时发生的现象。在相控阵天线的情况下，这种行为通常被视为是负面的，其中阵列设计和操作取决于将隔离的元件的图案与预先计算的天线“阵列因子”的图案叠加的可行性。
在高度耦合的阵列中，单个晶胞本身不是天线。相反，它们是更大天线的一部分，其中相关Chu极限是整个天线表面(而不是单个辐射器)的极限。由于单个电小元件，这立即减轻了对带宽和效率的限制。
前述发明内容仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。除了以上描述的说明性方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详述，其他方面、实施方式和特征将变得显而易见。
附图说明
图1描绘了宽带表面散射天线的示意性实施方式。
图2描绘了用于示例性晶胞的辐射器的实施例。
图3描绘了示例性晶胞的馈电结构的实施例。
图4示出了示例性晶胞的逐层描绘图。
具体实施方式
在以下的详述中参考了附图，而附图形成了详述的一部分。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的组件。在详述、附图和权利要求书中所描述的说明性实施方式不意味着是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以使用其他实施方式，以及可以进行其他改变。
图1中示意性地描绘了宽带表面散射天线的说明性实施方式。该天线包含传输线100，传输线100通过相应的多个可调节馈电结构120耦合到多个辐射器110。辐射器110互耦，使得它们可以被视为跨越多个辐射器的范围的集体辐射结构130的组件。相邻辐射器之间的互耦由符号111示意性地表示，符号111可以表示辐射器之间的电容耦合(如同所谓的“紧密耦合的阵列”)或辐射器之间的电感耦合(如同所谓的“连接的阵列”)或两者。
虽然传输线100被示出为一维线，但这是并非旨在进行限制的符号描绘。在一些方法中，传输线是一维传输线，例如波导、微带、带状线或同轴电缆。在其他方法中，传输线是二维传输线，例如平行板波导或电介质平板波导。还是在其他方法中，传输线是准二维传输线，在某种意义上，准二维传输线是由填充二维区域的并联一维传输线组组成。在这些准二维方法中，传输线可以包含将能量从单个输入端口传送到该并联一维传输线组的共同馈电网络(例如，具有二叉树共同馈电结构的共同馈电网络)。
辐射器110是在相邻辐射器之间具有强互耦111的亚波长辐射器。“亚波长”可能意味着，例如，相邻元件之间的间距小于或等于对应于天线的工作频率的自由空间波长的大约二分之一、三分之一、四分之一或五分之一。在先前引用的MSAT申请中描述了各种亚波长辐射器结构。相邻辐射器之间的强互耦可以借助于相邻辐射器之间的接近和/或通过增加增强相邻辐射器之间的互耦的其他结构来实现。图2中描绘了一个实施例，其示出了具有附加电感和电容耦合结构的辐射器晶胞。在晶胞中，具有同轴输入210的下接地平面200馈送贴片天线220(有时被称为PIFA的配置)。贴片本身与相邻晶胞中的其他贴片电容耦合，并且它们共同地形成电容平面。在贴片上方放置电感平面。在该图中，电感平面是金属网格，但由于该图仅示出了单个晶胞，所以它看起来是浮动十字形状230。重要的是要理解该十字形状连接到相邻晶胞中的十字形。在电感平面上方，放置由隔离的方形金属贴片240制成的电容平面。金属结构由介电基板(透明阴影体积250)支撑。在一个说明性实施例中，可以调谐电感平面和电容平面的几何形状以增强元件间的互耦，使得集体行为显示具有37％的通带宽度的带通特性。这是对仅显示3-5％的带宽的隔离PIFA的显著改进。
因为辐射器通过其强互耦而被赋予宽带，所以一些实施方式不是通过调节辐射器的谐振频率而是通过调节辐射器的单个馈电结构120来调制天线图案。由于可调节馈电结构120不受Chu极限的约束，因此有可能使用低Q(宽带)谐振频移来调制传送到单个天线元件的功率。用于晶胞的可调节馈电结构的实施例在图3中示出。在该图中，示出了微带波导线300在接地平面310上通过。圆柱形通孔320位于微带附近并连接到具有微带短截线333的方形焊盘330。该通孔也连接到在接地平面310中的方形切口343内的方形焊盘。这些结构由电介质(未示出)支撑。底部通孔连接焊盘340和接地平面310通过诸如变容二极管、MEMS、场效应晶体管(FET)或其他可变阻抗装置之类的可变部件(未示出)连接。合适的可变阻抗装置在上面引用的MSAT申请中公开，并且包含集总元件，其阻抗可以通过调节集总元件的偏置电压来调节。调谐短截线、带状线、焊盘和通孔的几何尺寸，使得沿带状线流动的能量耦合到通孔中。通孔通过同轴结构(例如，通过延伸通孔320以提供馈送贴片天线220的同轴线210)连接到天线元件(例如图2中所示)。通过调节可变部件的阻抗来调制通孔路径和微带路径之间的耦合强度。这种在传输路径之间耦合能量的非接触方法有时被称为“渐逝耦合法”。
现在参考图4，晶胞的说明性实施方式被描绘为多层PCB工艺中的连续金属层(401(顶部)至407(底部))的布局。该晶胞包含在上接地平面402上方(蓝色)的作为辐射器的贴片410(红色)，贴片410由一直延伸到底层407的通孔412(绿色)馈电。传输线实现为夹在上下接地平面402和405(蓝色)之间的带状线420(绿色)。为了提供可调节的馈电结构，通孔412连接到短截线430(绿色)，短截线430渐逝地耦合到带状线420(在该实施例中，带状线420和短截线430在不同的层上以便于PCB层压，但是多个结构可以留在同一层上)。焊盘440(红色)允许在通孔412和接地平面402、405之间连接的底层407上放置可变阻抗装置(未示出)。最后，层406支撑偏置电压线450；然后通过改变该偏置电压线上的电压，从而调节可变阻抗装置两端的电压来调节可调节馈电结构。晶胞可选地包含短截线反射器标志451以在偏置电压线450和贴片410之间提供RF隔离。
一个实施方式提供了一种用所需天线模式[例如具有指向所需方向的主波束的天线模式(在上面引用的MSAT申请中讨论了其他类型的所需天线模式)]进行辐射的方法。该方法包含沿传输线传播受限电磁波的步骤。例如，电磁波可以沿着图1的传输线100传播。该方法进一步包含以下步骤：在传播期间，选择性馈送受限电磁波到紧密耦合或连接的辐射器阵列，辐射器共同地辐射以提供具有所需天线模式的自由空间电磁波。例如，参考图1，可调节馈电结构120可以经调节以选择性地将沿传输线100传播的波馈送到辐射器阵列110。单个馈电结构的调节可以是离散调节(例如二进制或灰度)或连续调节。例如，在可调节馈电结构借助于具有可变阻抗装置(例如可变阻抗集总元件)而可调节的实施方式中，可以通过离散地或连续地调节用于可变阻抗装置的偏置电压来调节馈电结构。通过调节偏置电压可离散地或连续地调节的许多可变阻抗装置在本文中有描述并且在先前引用的MSAT申请中有进一步描述。
另一个实施方式提供了一种用所需天线模式接收的方法。该方法包含用紧密耦合或连接的辐射器阵列接收自由空间电磁波，从而共同地激励该辐射器阵列的步骤。例如，参考图1的天线，天线可以接收激励每个辐射器110的自由空间电磁波。该方法进一步包含通过选择性馈送来自共同地受激励的辐射器阵列的能量到传输线而在传输线中生成受限电磁波的步骤。例如，再次参考图1，受激励的辐射器通过可调节馈电结构120将能量传送到传输线100；通过调节每个单个的馈电结构，可以调节由每个受激励的辐射器传送到传输线100的能量的量。同样，单个馈电结构的调节可以是离散调节(例如二进制或灰度)或连续调节。例如，在可调节馈电结构借助于具有可变阻抗装置(例如可变阻抗集总元件)而可调节的实施方式中，可以通过离散地或连续地调节用于可变阻抗装置的偏置电压来调节馈电结构。通过调节偏置电压可离散地或连续地调节的许多可变阻抗装置在本文中有描述并且在先前引用的MSAT申请中有进一步描述。
另一实施方式提供了一种用于控制宽带表面散射天线的系统。例如，参考图1的天线，该系统可以包含控制电路，该控制电路能操作以调节天线的每个可单独调节的馈电结构120。例如，如果每个可调节馈电结构可通过改变偏置控制电压来调节，则控制电路可以包含对应于多个可调节馈电结构的多个偏置电压控制器。在一些方法中，可调节馈电结构可以按行和列组织，并且控制电路相应地布置成对每行和每列进行寻址。可选地，系统还可以包含天线本身。可选地，系统还可以包含存储介质和电路，在该存储介质上写有一组天线配置，该电路用于从该存储介质读取所选择的天线配置，使得可以根据所选择的天线配置调节可单独调节的馈电结构120。
另一个实施方式提供了一种操作宽带表面散射天线的方法。例如，可以操作上述系统的控制电路，以通过调节天线的每个可调节馈电结构来调节天线。操作方法还可以包含操作天线以发射和/或接收电磁波。
本文描述的主题的各方面在以下编号的条款中列出：
1.一种天线，其包括：
传输线；
紧密耦合或连接的辐射器阵列；以及
将所述传输线连接到所述辐射器的相应的可调节馈电结构阵列。
2.根据条款1所述的天线，其中所述紧密耦合或连接的辐射器阵列是电容耦合的紧密耦合的辐射器阵列。
3.根据条款1所述的天线，其中所述紧密耦合或连接的辐射器阵列是电感耦合的连接的辐射器阵列。
4.根据条款1所述的天线，其中所述传输线是为所述天线提供一维孔径的一维传输线。
5.根据条款4所述的天线，其中所述一维传输线是微带线。
6.根据条款1所述的天线，其中所述传输线是为所述天线提供二维孔径的二维传输线。
7.根据条款6所述的天线，其中所述二维传输线包含并联的一维传输线组。
8.根据条款7所述的天线，其中所述二维传输线进一步包含用于所述并联的一维传输线组的共同馈电网络。
9.根据条款7所述的天线，其中所述并联的一维传输线组是并联的微带线组。
10.根据条款1所述的天线，其中所述紧密耦合或连接的辐射器阵列是具有元件间互耦的亚波长元件阵列，所述元件间互耦提供的天线带宽显著大于所述紧密耦合或连接的辐射器阵列中的任何所述辐射器的隔离的单独带宽。
11.根据条款10所述的天线，其中所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列。
12.根据条款11所述的天线，其中所述亚波长贴片元件阵列是在相邻贴片之间具有小间隙的共面贴片阵列，所述小间隙提供所述元件间互耦作为相邻贴片之间的共面电容。
13.根据条款10所述的天线，其中紧密耦合或连接的宽带辐射器阵列包含一个或多个反应结构，所述反应结构延伸跨越并耦合到所述亚波长元件阵列，以增强所述元件间互耦。
14.根据条款13所述的天线，其中所述一个或多个反应结构包含电感表面。
15.根据条款14所述的天线，其中：
所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列；以及
所述电感表面是相应的互连十字形件阵列，所述互连十字形件阵列形成位于所述亚波长贴片元件上方并与其平行的导电网格。
16.根据条款13所述的天线，其中所述一个或多个反应结构包含电容表面。
17.根据条款16所述的天线，其中：
所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列；以及
所述电容表面是位于所述亚波长贴片元件上方并与其平行的相应的贴片阵列。
18.根据条款16所述的天线，其中所述一个或多个反应结构进一步包含电感表面。
19.根据条款18所述的天线，其中：
所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列；
所述电感表面是相应的互连十字形件阵列，所述互连十字形件阵列形成位于所述亚波长贴片元件上方并与其平行的导电网格；以及
所述电容表面是位于所述互连十字形件上方并与之平行的相应的贴片阵列。
20.根据条款1所述的天线，其中所述可调节馈电结构中的每一个都包含：
馈电线，所述馈电线具有渐逝耦合到所述传输线的输入端口和耦合到相应的辐射器的输出端口；以及
可变阻抗部件，所述可变阻抗部件连接到所述馈电线并且能调节以改变所述渐逝耦合。
21.根据条款20所述的天线，其中：
所述馈电线包含邻近所述传输线定位以提供所述渐逝耦合的短截线。
22.根据条款20所述的天线，其中所述可变阻抗部件是具有连接到所述馈电线的第一端子和连接到接地平面的第二端子的集总元件。
23.根据条款22所述的天线，其中所述集总元件是变容二极管。
24.根据条款22所述的天线，其中所述集总元件是MEMS器件。
25.根据条款22所述的天线，其中所述集总元件是晶体管。
26.根据条款22所述的天线，其中所述可调节馈电结构中的每一个都包含连接到所述馈电线的偏置电压线。
27.根据条款26所述的天线，其中所述偏置电压线包含RF隔离结构。
28.根据条款27所述的天线，其中所述RF隔离结构包含短截线反射器标记。
29.根据条款22所述的天线，其中所述可调节馈电结构中的每一个都包含连接到所述集总元件的第三端子的偏置电压线。
30.一种用所需天线模式辐射的方法，其包括：
沿传输线传播受限电磁波；以及
在所述传播期间，选择性馈送所述受限电磁波到紧密耦合或连接的辐射器阵列，所述辐射器共同地辐射以提供具有所述所需天线模式的自由空间电磁波。
31.根据条款30所述的方法，其中所述选择性馈送包含为所述辐射器的每一个提供在所述传输线和所述辐射器的相应馈电结构之间的选定量的渐逝耦合。
32.根据条款31所述的方法，其中所述选定量中的每一个都选自耦合强度集。
33.根据条款32所述的方法，其中所述耦合强度集是耦合强度二元集。
34.根据条款32所述的方法，其中所述耦合强度集是耦合强度灰度集。
35.根据条款32所述的方法，其中所述耦合强度集对应于连接到所述馈电结构的相应可变阻抗装置的阻抗集。
36.根据条款35所述的方法，其中所述可变阻抗装置是集总元件以及所述可变阻抗装置的所述阻抗集对应于用于所述集总元件的偏置电压电平集。
37.一种用所需天线模式接收的方法，其包括：
用紧密耦合或连接的辐射器阵列接收自由空间电磁波，从而共同地激励所述辐射器阵列；以及
通过选择性馈送来自共同地受激励的所述辐射器阵列的能量到所述传输线而在所述传输线中生成受限电磁波。
38.根据条款37所述的方法，其中所述选择性馈送包含为所述辐射器中的每一个提供在所述传输线和所述辐射器的相应馈电结构之间的选定量的渐逝耦合。
39.根据条款38所述的方法，其中所述选定量中的每一个都选自耦合强度集。
40.根据条款39所述的方法，其中所述耦合强度集是耦合强度二元集。
41.根据条款39所述的方法，其中所述耦合强度集是耦合强度灰度集。
42.根据条款39所述的方法，其中所述耦合强度集对应于连接到所述馈电结构的相应可变阻抗装置的阻抗集。
43.根据条款42所述的方法，其中所述可变阻抗装置是集总元件以及所述可变阻抗装置的所述阻抗集对应于用于所述集总元件的偏置电压电平集。
44.一种方法，其包括：
对于包含通过相应的多个馈电结构连接到传输线的紧密耦合或连接的多个辐射器的天线，调节所述相应的多个馈电结构以提供对应于所需的天线模式的天线配置。
45.根据条款44所述的方法，其进一步包括：
从存储介质读取所述天线配置。
46.根据条款44所述的方法，其中所述天线配置包含对用于所述多个馈电结构的一个或多个控制输入的设置，以及对所述多个馈电结构的所述调节包含调节所述一个或多个控制输入以提供所述设置。
47.根据条款46所述的方法，其中对所述一个或多个控制输入的所述调节包含调节用于所述多个馈电结构的相应的多个控制输入。
48.根据条款47所述的方法，其中对所述多个控制输入的所述调节包含调节连接到相应馈电结构的相应可变阻抗装置的相应多个偏置电压电平。
49.根据条款46所述的方法，其中所述多个馈电结构按行和列布置，以及对所述一个或多个控制输入的所述调节包含：
调节行控制输入组，每个行控制输入对一行所述多个馈电结构进行寻址；以及
调节列控制输入组，每个列控制输入对一列所述多个馈电结构进行寻址。
50.根据条款44所述的方法，其进一步包括：
操作所述天线以用所述所需的天线模式传输电磁波。
51.根据条款44所述的方法，其进一步包括：
操作所述天线以用所述所需的天线模式接收电磁波。
52.一种系统，其包括：
用于天线的控制电路，所述天线包含通过相应的多个馈电结构连接到传输线的紧密耦合或连接的多个辐射器，所述控制电路能操作以调节所述相应的多个馈电结构以提供对应于所选天线模式的所选天线配置。
53.根据条款52所述的系统，其进一步包括：
所述天线。
54.根据条款52所述的系统，其进一步包括：
存储介质，在所述存储介质上写有包含所述所选天线配置的天线配置组，所述天线配置组对应于包含所述所选天线模式的天线模式组。
55.根据条款54所述的系统，其中所述控制电路进一步被配置为从所述存储介质读取所述所选天线配置。
56.根据条款52所述的系统，其中所述所选天线配置包含对用于所述多个馈电结构的一个或多个控制输入的设置，以及能操作以调节所述多个馈电结构的所述控制电路包含能操作以调节所述一个或多个控制输入以提供所述设置的控制电路。
57.根据条款56所述的系统，其中所述一个或多个控制输入是用于所述多个馈电结构的相应的多个控制输入，以及能操作以调节所述一个或多个控制输入的所述控制电路包含能操作以调节用于所述多个馈电结构的所述相应的多个控制输入的控制电路。
58.根据条款57所述的系统，其中所述多个控制输入是用于连接到相应馈电结构的相应可变阻抗装置的多个偏置电压，以及所述控制电路包含能操作以调节所述多个偏置电压的多个偏置电路。
59.根据条款56所述的系统，其中所述多个馈电结构按行和列布置，以及能操作以调节所述一个或多个控制输入的所述控制电路包含：
行控制电路组，每个行控制电路能操作以对一行所述多个馈电结构进行寻址；以及
列控制电路组，每个列控制电路能操作以对一列所述多个馈电结构进行寻址。
前面的详述通过使用框图、流程图和/或实施例阐述了装置和/或过程的各种实施方式。只要这样的框图、流程图和/或实施例含有一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员将理解，这样的框图、流程图或实施例内的每个功能和/或操作可以通过各种硬件、软件、固件或实际上其任何组合，单独地和/或共同地实现。在一个实施方式中，本文所述的主题的若干部分可以经由专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员将认识到，本文公开的实施方式的一些方面可以，全部或部分地，在集成电路中作为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)、作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)、作为固件或作为实际上其任何组合等效地实现，以及根据本公开内容，设计电路和/或为软件和/或固件编写代码将完全地在本领域技术人员的技能范围内。另外，本领域技术人员将理解，本文所述的主题的机制能够作为各种形式的程序产品分发，以及不管用于实际进行分发的信号承载介质的类型如何，本文所述的主题的说明性实施方式均适用。信号承载介质的例子包含但不限于以下：诸如软盘、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、电脑存储器等可记录型介质；以及诸如数字和/或模拟通信介质等(诸如光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)传输型介质。
在一般意义上，本领域技术人员将认识到，可以通过各种硬件、软件、固件或其任何组合单独地和/或共同地实现的本文所述的各个方面可以被视为由各种类型的“电路”组成。因此，如本文所用，“电路”包含但不限于具有至少一个离散电路的电路、具有至少一个集成电路的电路、具有至少一个专用集成电路的电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备(例如，由至少部分地执行本文所述的过程和/或装置的计算机程序配置的通用计算机；或者由至少部分地执行本文所述的过程和/或装置的计算机程序配置的微处理器)的电路、形成存储装置(例如，随机存取存储器形式的存储装置)的电路和/或形成通信装置(例如，调制解调器、通信交换机或光电设备)的电路。本领域技术人员将认识到，本文所述的主题可以以模拟或数字方式或其某种组合来实现。
本说明书中提及和/或在任何申请数据表中列出的所有上述美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物均以与本文不相矛盾的程度通过引用并入本文。
本领域技术人员将认识到，为了概念清楚起见，本文所述的组件(如步骤)、装置和对象以及随附的讨论被用作实施例，以及各种配置修改都在本领域技术人员的技能范围内。因此，如本文所使用的，所阐述的特定实施例和随附的讨论旨在代表它们更一般的类别。通常，本文中任何特定实施例的使用也旨在代表其类别，以及本文中不包含这类特定组件(例如，步骤)、装置和对象则不应被视为指示期望进行限制。
关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用情况适当地从复数转换为单数和/或从单数转换为复数。为清楚起见，本文没有明确地阐述各种单数/复数互换。
虽然已经示出和描述了本文所述的本主题的特定方面，但是对于本领域技术人员显而易见的是，基于本文的教导，可以在不脱离本文所述的主题及其更广泛的方面的情况下进行改变和修改，因此，所附权利要求书在其范围内涵盖所有这类变化和修改，就如同在本文所述主题的真实精神和范围内一样。此外，应理解，本发明由所附权利要求书限定。本领域技术人员将理解，通常，本文中使用的术语，尤其是所附权利要求书(例如，所附权利要求书的正文)中使用的术语通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包含”应当被解释为“包含但不限于”，术语“具有”应该被解释为“至少具有”，术语“包括”应该被解释为“包括但不限于”等)。本领域技术人员将进一步理解，如果意图进行特定数量的引入权利要求叙述，将在该权利要求中明确地叙述这类意图，以及在没有这类叙述的情况下，则不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求书可以含有介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述。然而，这些短语的使用不应被解释为暗示：通过不定冠词“一种”或“一个”对权利要求叙述的引用将含有这类引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制在仅含有一个这类叙述的发明内，即使相同的权利要求包含引言短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一种”或“一个”之类的不定冠词(例如，“一种”和/或“一个”通常应被解释为指“至少一个”或“一个或多个”)；对于用来引入权利要求叙述的定冠词的使用来说也是如此。另外，即使明确地叙述了特定数量的引入的权利要求叙述，本领域技术人员也将认识到，这类叙述通常应该被解释为表示至少所述的数字(例如，没有其他修饰语的“两个叙述”的无修饰叙述通常表示至少两个叙述或者两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这样的构造按本领域技术人员理解该惯例的意义解读(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包含但不限于仅具有A的系统、仅具有B的系统、仅具有C的系统、具有A连同B的系统、具有A连同C的系统、具有B连同C的系统和/或具有A、B连同C的系统等等)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些情况下，通常这样的构造按本领域技术人员理解该惯例的意义解读(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包含但不限于仅具有A的系统、仅具有B的系统、仅具有C的系统、具有A连同B的系统、具有A连同C的系统、具有B连同C的系统和/或具有A、B连同C的系统等等)。本领域技术人员将进一步理解，实际上任何呈现两个或更多个替代术语的析取词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书或附图中，都应该被理解为考虑包含这些术语之一(任一个术语或两个术语)的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A和B”的可能性。
关于所附权利要求书，本领域技术人员将理解，其中所述的操作通常可以以任何顺序执行。除非上下文另有指示，否则这种替代排序的例子可以包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向或其他变形排序。关于上下文，除非上下文另有指示，否则甚至诸如“响应”，“涉及”或其他过去时形容词之类的术语通常也不旨在排除这些变形。
虽然本文已经公开了各个方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。本文公开的各个方面和实施方式是出于说明的目的而不意在是限制性的，真正的范围和精神由所附权利要求书指示。

Claims (13)

1.一种天线，其包括：
传输线；
电容耦合的紧密耦合的辐射器阵列，或电感耦合的强互耦的辐射器阵列，使得所述辐射器是互耦的；以及
将所述传输线连接到所述辐射器的相应的可调节馈电结构阵列，其中每一个馈电结构包括：
接地平面；
第一方形焊盘，其包括微带短截线，所述微带短截线邻近所述传输线定位以在所述传输线和所述微带短截线之间提供渐逝耦合；
第二方形焊盘，其在所述接地平面中的方形切口内，所述第二方形焊盘与所述接地平面连接；
可变阻抗部件，其能调节以改变所述渐逝耦合；以及
圆柱形通孔，其位于所述传输线附近并将所述第一方形焊盘连接到所述第二方形焊盘，其中所述通孔通过同轴结构连接到相应的辐射器。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述传输线是为所述天线提供一维孔径的一维传输线。
3.根据权利要求1所述的天线，其中所述传输线是为所述天线提供二维孔径的二维传输线。
4.根据权利要求1所述的天线，其中所述紧密耦合或连接的辐射器阵列是具有元件间互耦的亚波长元件阵列，所述元件间互耦提供的天线带宽显著大于所述紧密耦合或连接的辐射器阵列中的任何所述辐射器的隔离的单独带宽。
5.根据权利要求4所述的天线，其中所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列。
6.根据权利要求5所述的天线，其中所述亚波长贴片元件阵列是在相邻贴片之间具有小间隙的共面贴片阵列，所述小间隙提供所述元件间互耦作为相邻贴片之间的共面电容。
7.根据权利要求4所述的天线，其中紧密耦合或连接的宽带辐射器阵列包含一个或多个反应结构，所述反应结构延伸跨越并耦合到所述亚波长元件阵列，以增强所述元件间互耦。
8.根据权利要求7所述的天线，其中所述一个或多个反应结构包含形成为金属网格的电感表面。
9.根据权利要求8所述的天线，其中：
所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列；以及
所述电感表面是相应的互连十字形件阵列，所述互连十字形件阵列形成位于所述亚波长贴片元件上方并与其平行的导电网格。
10.根据权利要求7或9所述的天线，其中所述一个或多个反应结构包含由隔离的金属贴片制成的电容表面。
11.根据权利要求10所述的天线，其中：
所述亚波长元件阵列是亚波长贴片元件阵列；以及
所述电容表面是位于所述亚波长贴片元件上方并与其平行的相应的贴片阵列。
12.根据权利要求1所述的天线，其中所述可变阻抗部件是集总元件，
其中所述集总元件是变容二极管、MEMS器件或晶体管。
13.根据权利要求12所述的天线，其中所述可调节馈电结构中的每一个都包含连接到所述馈电线或所述集总元件的第三端子的偏置电压线。
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