CN111937232B - 通信装置、通信方法以及计算机可读存储硬件 - Google Patents

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Abstract

如本文所描述的通信系统包括输入馈送部件、源和调谐器设备。输入馈送部件接收输入信号。源基于接收到的输入信号发出无线信号。调谐器设备被部署为与发出无线信号的源邻近。调谐器设备接收从源发出的无线信号并产生无线输出。在一个实施例中，可调谐设备包括多个单独控制的窗口区域以控制从调谐器设备发射的无线输出的辐射图案。

Description

通信装置、通信方法以及计算机可读存储硬件
政府权利
本发明是在由海军研究办公室授予的N00014-17-1-2008号奖励下利用政府支持做出的。美国政府可以拥有本发明中的某些权利。
背景技术
传统的波束转向天线系统(也被称为相控阵天线或相控阵)通常是使用与单独控制的天线阵列相连的波束成形网络来构建的。在操作期间，阵列中的每个天线都会生成相应的电磁信号。
发明内容
传统的波束转向天线系统存在缺陷。例如，传统的波束成形网络需要非常复杂的射频(RF)电路、模拟电路、数字电路等。结果，这样的电路和系统通常尺寸大、消耗功率大并且昂贵。
本文的实施例包括用于波束转向天线系统的新颖架构。具体地，本文所描述的系统包括辐射孔(基于具有集成馈送部件/集成发射器的可调谐超表面(meta-surface))，该辐射孔用于发挥波束成形网络和/或辐射天线阵列(用于发射机和接收机)的作用。因此，与传统/现有的波束成形/波束转向技术相比，本文的实施例实现了显着的系统复杂度降低和成本降低，从而提供了用于发射和接收信号的新颖的低剖面且低成本的波束转向天线系统。
注意，所提出的技术可以应用于任何适当的一个或多个应用，例如用于通信(例如，5G通信系统)、感测、成像、RADAR(无线电检测和测距)等的相控阵系统，从而影响所有相关技术领域。
更具体地，与传统天线设备相比，本文的实施例包括一种装置/系统，包括：输入馈送部件，用于接收输入信号；源，用于基于外部输入信号从其发出无线信号；以及调谐器，被部署为与源邻近。调谐器可操作为接收从源发出的无线信号以产生无线输出。在一个实施例中，调谐器设备包括多个单独控制的窗口区域，以控制从调谐器设备发射的相应无线输出的辐射图案。
在一个实施例中，多个单独控制的窗口区域(即，基于可调谐超表面的可调谐辐射孔)至少包括第一窗口区域(例如，第一超表面单元格)、第二窗口区域(例如，第二超表面单元格)、第三窗口区域(例如，第三超表面单元格)等。在这样的实施例中，第一窗口区域接收从源发出的无线信号(例如，一个或多个电磁信号)的第一部分；第二窗口区域接收从源发出的无线信号的第二部分；第三窗口区域接收从源发出的无线信号的第三部分；等等。
本文讨论的系统还包括控制器，用于控制多个单独控制的窗口区域的设置。
在一个实施例中，控制器控制或改变窗口区域的设置(例如，经由电容调谐)，以控制无线输出的不同部分的幅度和/或相位，并将无线输出转向到期望的方向。为此，经由第一窗口区域的电容调谐(或任何其他适当类型的调谐)，调谐器设备的第一窗口区域控制接收到的(从源接收的)无线信号的第一部分的相位和/或幅度，以产生从第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；经由第二窗口区域的电容调谐，调谐器设备的第二窗口区域控制接收到的(从源接收的)无线信号的第二部分的相位和幅度，以产生从第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分；等等。
根据其他实施例，多个单独控制的窗口区域中的每个是基本上平面的(或者可替代地是另一适当的形状，例如，凹面、凸面等)，并且修改来自源(例如，生成一个或多个电磁信号的发射器)的无线信号的相应接收部分的属性，以产生输出信号的对应的部分。
根据其他示例实施例，本文描述的系统包括控制器。控制器控制多个单独控制的窗口区域的设置；控制器可操作为改变设置以将无线输出转向到期望的方向。替代地，一个或多个窗口区域的设置可以是固定的。
在一个实施例中，由控制器产生的设置控制与多个单独控制的窗口区域相关联的对应的谐振频率。
根据其他实施例，多个单独控制的窗口区域中的每个相应窗口区域控制由相应窗口接收到的所发出的无线信号的对应的入射部分的辐射。
在其他实施例中，多个单独控制的表面区域中的每个包括多个窗口，每个窗口(基于控制输入)控制从源接收的所发出的无线信号的入射部分的辐射。
在其他实施例中，如先前所讨论的，多个单独控制的窗口区域可以包括任意数量的窗口区域，例如第一窗口区域、第二窗口区域、第三窗口区域、第四窗口区域等。
根据其他实施例，调谐器设备的第一窗口区域接收从源发出的无线信号的第一部分；调谐器设备的第二窗口区域接收从源发出的无线信号的第二部分；等等。
本文中的其他实施例包括：经由控制器，控制调谐器设备的第一窗口区域以改变接收到的无线信号的第一部分的相位和/或幅度，以产生从第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；以及控制调谐器设备的第二窗口区域以控制接收到的无线信号的第二部分的相位和/或幅度，以产生从第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。
根据其他示例实施例，控制器控制多个单独控制的窗口区域的设置，控制器可操作为改变设置，从而将无线输出转向到期望的方向。
在其他实施例中，调谐器设备包括：i)对准的窗口区域(在不同的层中)的第一堆叠；窗口区域的第一堆叠可操作为接收来自从源发出的无线信号的第一部分能量，以及ii)对准的窗口区域(在不同的层中)的第二堆叠；窗口区域的第二堆叠可操作为接收来自从源发出的无线信号的第二部分能量。在一个实施例中，第一堆叠中的一个或多个窗口区域是可调谐的，以调节与穿过第一堆叠的第一部分能量相关联的相位和/或幅度；第二堆叠中的一个或多个对准的窗口区域是可调谐的，以调节与穿过第二堆叠的第二部分能量相关联的相位和/或幅度。
在其他实施例中，每个堆叠潜在地包括一层或多层无源金属化贴片或焊盘。例如，在一个实施例中，第一堆叠可被配置为包括被部署在相应基板上的材料区域的第一无源金属化层(例如，电介质材料、空气等)；第二堆叠可被配置为包括被部署在基板上的材料区域的第二无源金属化层(例如，电介质材料、空气等)等。
替代地，如先前所讨论的，除了本文所描述的一个或多个有源层之外，第一堆叠还包括第一组多个无源金属化材料层；除了本文所描述的一个或多个有源层之外，第二堆叠还包括第二组多个无源金属化材料层。作为另一示例实施例，第一堆叠的第一无源金属化材料层(区域)被部署在基板上的第一堆叠的第一轴向端部处；第一堆叠的第二无源金属化材料层被部署在基板上与第一堆叠的第一轴向端部相对的第一堆叠的第二轴向端部处。第二堆叠的第一无源金属化材料层被部署在适当的基板上的第二堆叠的第一轴向端部处；第二堆叠的第二无源金属化材料层被部署在适当的基板上与第二堆叠的第一轴向端部相对的第二堆叠的第二轴向端部处。
注意，本文的其他实施例包括一种装置，该装置包括：控制器和由该控制器控制的调谐器设备。调谐器设备包括多个窗口区域，接收到的无线信号的不同的相应部分穿过该多个窗口区域。控制器可操作为调谐多个窗口区域，以从接收到的无线信号(来自集成发射器/集成馈送部件)产生无线输出信号；经调谐的窗口区域修改从中穿过的相应接收无线信号的不同的相应部分。
根据其他实施例，多个单独控制的窗口区域中的每个是基本上平面的，并且修改无线信号的相应接收部分的一个或多个属性以产生输出信号的对应的部分。
本文中的其他实施例包括控制器，该控制器可操作为可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置，以将无线输出的转向改变到期望的方向。
在其他实施例中，控制器可操作为可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置，以接收来自不同方向的无线信号。
在其他实施例中，多个单独控制的窗口区域中的每个相应窗口区域控制接收到的无线信号中由相应窗口接收的对应的入射部分的辐射。
根据其他实施例，多个受控制的窗口区域(在不同的堆叠中)包括第一窗口区域和第二窗口区域。第一窗口区域接收接收到的无线信号的第一部分；以及第二窗口区域接收接收到的无线信号的第二部分。调谐器设备的第一窗口区域可操作为控制接收到的无线信号的第一部分的相位和/或幅度，并产生从第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；调谐器设备的第二窗口区域可操作为控制接收到的无线信号的第二部分的相位和/或幅度，并产生从第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。根据其他实施例，控制器可操作为改变调谐每个窗口区域的设置，在不同的时间帧将无线输出(一个或多个无线信号)转向到不同的期望方向。
进一步注意，本文讨论的任何资源都可以包括一个或多个计算机化的设备、控制器、无线通信设备、网关资源、移动通信设备、传感器、服务器、基站、无线通信设备、通信管理系统、控制器、工作站、用户设备、手持式或膝上型计算机等来执行和/或支持本文公开的任何或所有方法操作。换句话说，一个或多个计算机化的设备或处理器可以被编程和/或配置为如本文中所解释地操作以执行本文中所描述的不同实施例。
本文的其他实施例包括用于执行以上概述并在下面详细公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施例包括含有非暂态计算机可读存储介质(即，任何计算机可读硬件存储介质)的计算机程序产品，在非暂态计算机可读存储介质上编码有软件指令以用于后续执行。指令当在具有处理器的计算机化设备(硬件)中执行时，将处理器(硬件)编程为和/或使处理器(硬件)执行本文公开的操作。此类布置通常被提供为软件、代码、指令和/或在非暂态计算机可读存储介质(例如，光学介质(例如，CD-ROM)、软盘、硬盘、记忆棒、存储器设备等)或其他介质(例如，一个或多个ROM、RAM、PROM等中的固件)上布置或编码的其他数据(例如，数据结构)，或专用集成电路(ASIC)等。软件或固件或其他这样的配置可以安装到计算机化的设备上以使计算机化的设备执行本文解释的技术。
因此，本文的实施例针对支持本文所讨论的操作的方法、系统、计算机程序产品等。
一个实施例包括一种计算机可读存储介质和/或系统，其上存储有指令以支持根据本文的实施例的控制。指令在由计算机处理器硬件执行时，使得计算机处理器硬件(例如，一个或多个共址或异址的处理器设备或硬件)：单独控制调谐器设备的窗口区域，该窗口区域可操作为接收从源发出的无线信号，控制窗口区域对从调谐器设备发射的无线输出的辐射图案进行控制。
为了清楚起见，已添加了上述步骤的顺序。注意，如本文讨论的任何处理步骤可以以任何适合的顺序执行。
本公开的其他实施例包括软件程序和/或相应的硬件，以执行以上概述并在下面详细公开的任何方法实施例步骤和操作。
应当理解，本文讨论的系统、方法、装置、计算机可读存储介质上的指令等也可以严格地体现为软件程序、固件，体现为软件、硬件和/或固件的混合，或体现为仅硬件，诸如在处理器(硬件或软件)内，或者在操作系统内或在软件应用程序内。
如本文所讨论的，本文的技术非常适合在无线网络环境中的无线通信的传送、发送、转向、分析、接收等领域中使用。然而，应当注意，本文的实施例不限于在这样的应用中使用，并且本文讨论的技术也很好地适合于其他应用。
另外，注意，尽管本文中的每个不同特征、技术、配置等可以在本公开的不同地方进行讨论，但是意图是，在适当的情况下，每个概念可以可选地彼此独立地执行或彼此结合。因此，可以以许多不同方式来体现和查看本文所描述的一个或多个本发明。
另外注意，对本文中的实施例的该初步讨论(发明内容)目的不是指定本公开或所要求保护的(一个或多个)发明的每个实施例和/或递增的新颖方面。相反，该简要描述仅提供了一般实施例和相对于常规技术的对应创新点。对于(一个或多个)本发明的其他细节和/或可能的观点(排列)，读者将被引导至“具体实施方式”部分(其是实施例的概述)和本公开的相应附图，如下文进一步讨论的。
附图说明
图1是示出根据本文的实施例的无线系统的示例图。
图2是示出根据本文的实施例的无线系统的不同属性的示例图。
图3是示出根据本文的实施例的基于接收到的输入信号生成无线输出信号的示例图。
图4是示出根据本文的实施例的可操作为生成无线信号的源的示例图。
图5是示出根据本文的实施例的从源(即，集成馈送/集成发射器)输出的辐射图案的示例图。
图6是示出根据本文的实施例的在调谐器设备的相应的多层中包括多个窗口区域的可调谐辐射孔的示例图。
图7是示出根据本文的实施例的窗口区域(即，可调谐辐射孔)的正面和多个窗口区域的堆叠的细节的示例图。
图8是示出根据本文的实施例的超表面层上的窗口区域(即，可调谐辐射孔)的背面的示例图。
图9是示出根据本文的实施例的与相应窗口区域相关联的控制电路实现方式的示例图。
图10是示出根据本文的实施例的所测量的具有二维电转向波束的辐射图案的示例图。
图11A是示出根据本文的实施例的包括窗口区域和对应的多个匹配的金属化层的堆叠的示例侧视图。
图11B是示出根据本文的实施例的所布局的窗口区域和对应的多个匹配的金属化的无源区域(例如，焊盘)的示例顶视图。
图12是示出根据本文的实施例的窗口区域和(焊盘区域的)匹配的金属化层的堆叠的阵列的示例图。
图13是示出根据本文的实施例的可操作为执行一个或多个操作的示例计算机体系结构的示例图。
图14是示出根据本文的实施例的方法的示例图。
图15是示出根据本文的实施例的在第一基板上布局的有源窗口区域和在第二基板上的对应的多个匹配的金属化焊盘层(区域)的示例顶视图。
图16是示出根据本文的实施例的包括(有源)窗口区域和对应的多个匹配的(无源)金属化区域的堆叠的示例侧视图。
图17是示出根据本文的实施例的窗口区域和匹配的金属化焊盘层的堆叠的阵列的示例图，金属化焊盘层可操作为将数据从源和调谐器设备传送到不同的通信设备。
图18是示出根据本文的实施例的窗口区域和匹配的金属化焊盘层的堆叠的阵列的示例图，金属化焊盘层可操作为从与源通信的多个通信设备接收无线信号。
图19是示出根据本文的实施例的方法的示例图。
通过以下对本文的优选实施例的更详细的描述，本发明的前述和其他目的、特征和优点将变得清楚，如附图所示，其中，贯穿不同的视图，相同的附图标记指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明实施例、原理、概念等。
具体实施方式
如本文所描述的通信系统包括输入馈送部件、源和调谐器设备。输入馈送部件接收输入信号。源基于接收到的输入信号发出无线信号。调谐器设备被部署为与发出无线信号的源邻近(在亚波长距离处)。调谐器设备接收从源发出的无线信号并产生无线输出。在一个实施例中，可调谐设备包括多个单独控制的窗口区域，以控制从调谐器设备发射的无线输出的辐射图案。根据其他实施例，调谐器设备可操作为从在网络环境中操作的一个或多个通信设备接收无线信号。
因此，本文的实施例包括一个或多个超表面层和/或电磁波源/集成发射器/接收器。本文所描述的超表面包括一个或多个可调谐辐射孔(也被称为窗口区域)以及潜在的一个或多个无源金属化区域。这样的系统可以广泛用于不同的无线系统中以替换现有的天线。例如，它可以很容易地在雷达系统中用于替换现有的天线。这样一来，用于传统雷达的静态的、不可调谐的波束就可以由二维可转向的、高效的波束替代，这为雷达系统提供了更广的覆盖范围和更高的分辨率，还为现有的雷达系统引入了新的应用(例如，成像、跟踪等)，而无需引入昂贵的电路/组件或复杂的系统集成(如相控阵)。
现在，更具体地，图1是示出根据本文的实施例的无线系统的示例图。
在该示例实施例中，无线系统100包括源110。源110(诸如集成发射器)从资源102接收输入105，并产生无线信号112，诸如从源110的表面正交发射的一个或多个高指向性电磁(即，EM)波。系统100还包括调谐器设备120，用于基于无线信号112导出无线输出122。
在操作期间，如本文进一步描述的，调谐器设备120(又被称超表面或可调谐辐射孔)控制组成从调谐器设备120发出的无线输出122(EM信号或噪声)的成分的一个或多个属性，例如相位、幅度等。如本文进一步讨论的，经由控制信号145，控制器140控制调谐器设备120以控制无线输出122的属性，从而提供波束成形、波束扫描、波束塑形等。注意，无线信号112和/或无线输出120可以被编码、调制等以包括任何适合的数据或数据有效载荷。
如本文进一步讨论的，注意，调谐器设备120(例如，一个或多个超表面层)也可以被配置为用作其中接收无线信号(例如，电磁波)的设备、装置等。经由本文所描述的原理，控制器140可以被配置为对调谐器设备120进行调谐以从任何不同的选定方向接收一个或多个无线信号以供进一步分析(例如，解码、解调等)。
图2是示出根据本文的实施例的无线系统的不同属性的示例图。
如图2中所示，源110(集成馈送部件/集成发射器/接收器)连接到相应的源102(通过SMA连接器和同轴电缆或印刷电路板(PCB)迹线连接的外部RF信号源)；调谐器设备120(有源超表面部分)由控制器140(外部控制系统)控制以控制波束成形功能。
在一个实施例中，系统100在高达5GHz或左右(2-10GHz，或任何其他适合的频率)处操作。在一个非限制性示例实施例中，调谐器设备120和包括102的集成发射器中的所有层的总厚度为33mm(毫米)或对于这些层的组合的任何其他适合的值。在该示例实施例中，总共有8层；4层用于集成发射器，4层用于超表面。层数可以因实施例而异。例如，可以使用单层或多层来配置源110；可以使用2、3、4、5或任何适合数量的层来配置超表面层。
通过其他非限制性示例实施例，各个有源区域(如下文进一步讨论的窗口区域)的尺寸为108mm×108mm(1.64λ×1.64λ)，增益为14dBi(62％的孔效率)，但是这些尺寸和设置可以因实施例而异。
源110的反射器210可以是上面部署有铜箔的一块金属片或印刷电路板。
在一个实施例中，设计中的一个或多个间隙填充有空气。替代地，系统100的各个层之间的间隙可以填充有作为电介质的材料或电磁波穿过的其他适合的材料。在一个实施例中，与源110相关联的每个基板(例如，反射器210、馈送网络220、贴片230、导向器240)是通过将铜箔沉积在各个电介质片的全部或一部分上而制造的低损耗RF层压板。
在一个实施例中，层210、220、230和240中的每个都用于不同的目的。例如，在一个实施例中，反射器210可操作为减小超表面250产生的后瓣，特别是在波束成形的某些情况下。
馈送网络220可操作为对来自输入端口的功率进行划分并将功率耦合到上层。
贴片层230(贴片的场或阵列)可操作为生成到导向器240的辐射。
导向器240用作源110的集成馈送部件/发射器部分和超表面层250之间的缓冲器。在一个实施例中，导向器240增加超表面层250的增益并在近场中生成更均匀的辐射。注意，导向器240可以用作滤波器以限制和校正工作频率。
在一个非限制性示例实施例中，源110(集成馈送部件/集成发射器)的规格如下：
有源区域大小：108mm x 108mm
增益15.8dBi
孔效率>95％
层数4
厚度11mm
同样，这些值的设置可以因实施例而异。
本文的实施例包括使系统操作以在任何适合的频率操作，例如大于100兆赫兹(MHz)和一百或更高的千兆赫兹(GHz)。
在一个实施例中，图2中的各个源102将无线信号(一个或多个电磁波)的生成控制在5GHz左右。对于这样的应用，在一个实施例中，在一个或多个超表面层250上部署的有源调谐窗口区域的尺寸为约24mm×24mm(0.4λ×0.4λ，其中λ表示发射的无线信号112的波长)，但是根据实施例，本文所描述的窗口区域可以是任何适合的尺寸。
通常，对于窗口区域尺寸，小于0.5λ的任何尺寸X-Y尺寸将适用于支持本文的实施例。然而，对于低成本应用，期望的范围可以是在0.25λ至0.5λ之间。如果窗口区域的尺寸太小，则将需要更多的本文所描述的窗口区域来覆盖相同的区域，从而增加制造/组装成本。
在一个实施例中，导向器240(例如，发射器)与超表面层250-1(层4)之间的距离或间隙262为4mm(例如，λ/15)，然而，间隙262的典型范围可以例如在λ/20到λ/2或任何其他适合的值之间变化。在某些情况下，对于λ/20至λ/10之间的间隙262的尺寸，在紧凑性和性能之间存在折衷，大于λ/10的距离将具有相似的性能。
还要注意，距离263(例如在层250-1和层250-4之间的间隔)可以是任何适合的值，例如15mm(或λ/4)；发射器(261)的总厚度为12mm(λ/5)。在一个实施例中，整个设备的总厚度(包括距离261、间隙262和距离263)为约λ/2。在这种情况下，总厚度距离261、间隙262和距离263是亚波长(即，总厚度小于对应的无线信号112或无线输出122的波长)。然而，如先前所讨论的，261、262和263的总厚度可以是任何适合的值并且因实施例而异。
在一个实施例中，各个源102将无线信号(一个或多个电磁波)的生成控制在24GHz左右(例如，不是5GHz左右)。
根据其他实施例，各个窗口区域的窗口尺寸可以是诸如以下的设置：X-Y平面中的6mm×6mm(0.48λ×0.48λ)；小于0.5λ的窗口区域可能适合于应用，但是可以给出进一步的考虑以提供低成本应用，其中各个尺寸落入0.25λ至0.5λ之间的范围内。如果窗口区域的尺寸太小，可能会带来对更多窗口的更多需求，以覆盖相同的区域，从而会增加制造和组装的成本。以与先前讨论类似的方式，取决于实施例，每个窗口区域的尺寸可以是任何适合的值。
根据其他实施例，如先前所讨论的，发射器(源110)和调谐器设备120之间的距离262可以是任何适合的值。在一个实施例中，间隙为0.8mm(λ/15.625)，但是也可以从λ/20至λ/2之间的范围中选择。
在一个非限制性示例实施例中，层250-1和250-4之间的总厚度(例如，距离263)被选择为6mm(毫米)(或λ/2.5)；由于基板和附加层的厚度，这一总厚度更厚。在一个实施例中，源110(例如，电磁波发射器)的总厚度为0.3mm(λ/42)，因此总厚度为大约λ/2。以与先前讨论类似的方式，取决于实施例，总厚度可以是任何适合的值。
本文中的其他实施例，例如图11A和11B所讨论的，每个匹配的层贴片在X-Y平面中的尺寸为2.5mm×2.5mm(例如，0.2λ×0.2λ或其他适合的值)，窗口区域尺寸为6mm×6mm(例如，0.48λ×0.48λ或其他适合的值)。以与先前讨论类似的方式，取决于实施例，总厚度可以是任何适合的值。
图3是示出根据本文的实施例的无线信号的生成的示例图。
如图所示，系统100包括资源102(例如，驱动器)以驱动与源110相关联的馈送网络220。如先前所讨论的，并且如图所示，源110包括反射器210以防止在错误的方向发射不想要的功率(后瓣)。
如图进一步所示，馈送网络220将RF能量输出到在相应基板上部署的各个贴片230的层。同样如图所示，来自贴片230的层的RF能量(例如，一个或多个电磁波)的输出不一定是均匀的。
注意，馈送网络220和对应的贴片230的示例在2017年4月17日提交的标题为“PALNAR-SHAPED ANTENNA DEVICE AND ANTENNA ARRAYS”(代理卷号：UML17-02(2017-033-01)的相关申请美国临时专利申请序列号62/486,133中示出，其全部教导通过引用合并入本文。
如图进一步所示，贴片230将相应的RF能量输出到导向器240。导向器240包括金属形状的场，以将接收到的RF能量转换为整体无线信号112，其在近场中比直接来自贴片230的RF能量更均匀。
如图进一步所示，调谐器设备120包括多个可调谐层250，以从接收到的无线信号112导出无线输出122。
图4是示出根据本文的实施例的可操作为生成无线信号的源的示例侧视图。
如图所示，源110包括反射器210、馈送网络220、贴片230和导向器240的堆叠。如先前所讨论的，源110的这些分层组件的组合产生无线信号112。
在一个实施例中，集成馈送/发射器(源110)的厚度(距离)261为亚波长(即，比与无线输出122相关联的载波频率或操作频率的波长短得多)。
再次参考图2，注意调谐器设备120的厚度(距离263)是亚波长(即，比无线输出122的波长短得多)；并且集成馈送/发射器与调谐器设备263之间的间隔的距离262为亚波长(比无线输出122的波长短得多)。
在一个实施例中，如先前所讨论的，系统100的总厚度(厚度261、厚度262和厚度263)是亚波长(例如，在一个实施例中，源110和调谐器设备120的总剖面或组合厚度小于所发射的无线输出122的波长的三分之一)。
图5是示出根据本文的实施例的所输出的辐射图案的示例图。
图500示出了与5GHz的无线信号112相关联的示例辐射图。如先前所讨论的，该输出因实施例而异。
图6是示出根据本文的实施例的在基板的分层堆叠中包括多个对准的窗口区域的调谐器资源的示例图。
如先前所讨论的，调谐器设备120被部署为与源110邻近(例如，距离小于或等于波长的十分之一)，例如，平行于源110。
此外，注意在一个实施例中，在多个可调窗口区域的调谐器设备120中的一个或多个间隙或层填充有空气或者诸如电介质材料或其他适合材料(其穿过电磁波)之类的材料。
在一个实施例中，每个基板250(例如，由低损耗RF层压板制成)是通过将铜箔沉积在相应的电介质片(电介质材料)的一部分(例如，周边区域、中心迹线等)上而制造的。电介质(或电介质材料)是穿过电磁波的电绝缘体。
如图进一步示出的，图6中的每个窗口区域的内部部分(没有金属材料或金属层)通常自由穿过电磁波的对应入射部分。如本文所描述的，每个窗口区域的调谐将穿过的电磁波的属性控制到适当的输出电磁波部分。
在操作期间，调谐器设备120接收从源110发出的无线信号112以产生无线输出122。如图所示，可调谐设备120包括多个单独控制的窗口区域610(例如，在调谐器设备120的每个不同层中的窗口区域610-1、窗口区域610-2等)，以控制从调谐器设备120发射的无线输出122的辐射图案。
在一个实施例中，调谐器设备120被配置为包括窗口区域的阵列(例如，诸如在X-Y平面中的基于超表面的可调谐辐射孔，其沿着Z轴在不同的层中对准)。
在该示例实施例中，调谐器设备120的每个窗口区域包括4个超表面层(诸如层250-1、250-2、250-3和250-4)以控制各自的输出。每一层包括窗口区域610的多维阵列(例如在X-Y平面中)，其可操作为基于接收到的无线信号112(输出电磁信号)提供对产生无线输出122(输入电磁信号)的控制。
此外，在该示例实施例中，第一窗口区域610-1接收从源110发出的无线信号112的对应的第一部分；第二窗口区域610-2接收从源110发出的无线信号112的第二部分；等等。
在操作期间，控制器140产生控制设置以控制每个层250上的多个单独控制的窗口区域(即，超表面单元格)。
在一个实施例中，控制器140控制或改变应用到窗口区域(即，窗口区域的单元格或堆叠)的电压的设置，以将无线输出122转向到期望的方向。在这种情况下，调谐器设备110的第一窗口区域610-1控制诸如接收到的无线信号112的第一部分的相位和幅度之类的一个或多个属性，以产生从第一窗口区域122发射的无线输出122的对应的第一部分；调谐器设备120的第二窗口区域610-1控制接收到的无线信号112的第二部分的相位和幅度，以产生从第二窗口区域610-2发射的无线输出122的对应的第二部分；等等。对应堆叠中的每个后续窗口区域贡献对无线信号112(电磁信号)的接收部分的修改。
如本文进一步讨论的，控制不同窗口区域(例如，不同的超表面单元)的相位和幅度使得能够在不同方向上控制无线输出122。换句话说，控制从相应窗口区域(每个窗口区域均作为可控制的RF源)输出的能量的各个部分的相位使得调谐器设备120能够将无线输出引导到任何适合的角度方向(例如，上/下和/或相对于z轴的左/右)。在一个实施例中，调谐器设备120相对于Z轴在-70度至+70度之间的范围内支持无线输出的角度转向，但是不同的实施例可以被配置为支持任何适合的角度控制。
在图7中进一步示出了控制窗口区域610的示例。
图7是示出根据本文的实施例的窗口区域的前侧的细节的示例图。
在该示例实施例中，窗口区域610-1包括在调谐器设备120的相应层上的多个对准的窗口区域750(诸如窗口区域750-1、窗口区域750-2等)。每个窗口区域层(基板)由低损耗电介质材料制成，其上沉积有诸如铜之类的金属材料790，以在相应窗口区域层的外围产生导电路径，如图所示。除了各自的电路路径之外，每个窗口区域的中间没有金属层，电路路径包括诸如变容二极管和延伸到窗口区域的外围的迹线710之类的组件。在一个实施例中，相应窗口区域层的外围(金属化层的条带)连接至DC接地。电路路径或迹线710的中心由控制器140提供的控制电压作为偏压驱动。
参照图9，为避免RF能量从DC电路路径(诸如窗口区域中的迹线710)泄漏回控制器140，本文的实施例包括在通孔910(耦合到窗口区域另一侧的迹线710)和延伸回到控制器140的迹线925之间放置的相应的RF扼流电路935(或替代地，诸如电感器和/或电阻器之类的一个或多个组件)。经由控制器140为用于对应的窗口区域610-1的迹线925生成的控制信号(施加电压)，控制器140控制窗口区域610-1的调谐。也就是说，控制器140生成控制信号905，该控制信号905通过迹线925传送，通过扼流925和通孔910到耦合到窗口区域的相对面上的变容二极管(或其他适合的部件)的迹线710。以先前讨论的方式，所施加的与控制信号905相关联的电压对窗口区域610-1进行调谐以修改来自无线信号112的能量的输入部分的相位和/或幅度。以类似的方式，通过生成不同的施加电压，控制器140控制调谐器设备120中的每个窗口区域。
再次参照图7，如图进一步所示，每个窗口区域层750(例如，750-1、750-2、750-3等)包括相应的一个或多个调谐组件，例如变容二极管721和722。窗口区域750-1中的组件721和722(例如，二极管721和722)并行连接，并且控制器利用驱动信号来驱动迹线710。如先前所讨论的，其他窗口区域750-2、750-3、750-4等中的每个窗口区域均以与窗口区域7501类似的方式来制造和图案化。
因此，在操作期间，控制器140产生相应的驱动信号，并将其施加到在相应窗口区域750-1的表面(面770)上部署的迹线710(电路路径的一部分)。控制器140以适当的电压(例如，DC电压或AC电压)驱动迹线710，以控制与二极管部件721和722以及对应的窗口区域750-1相关联的各个电容，从而控制与相应窗口区域750-1相关联的谐振频率。控制器140以类似方式驱动调谐器设备120的每个窗口区域，以控制多个窗口区域的谐振频率。
在一个实施例中，对与每个窗口区域750(对于给定窗口区域)相关联的谐振频率(例如，经由DC电压的施加)的控制使得控制器140能够控制与穿过该窗口区域的无线输出122的对应部分相关联的相应幅度和相位。因此，每个窗口区域(例如，每个超表面单元格)是可单独控制的。如先前所讨论的，调谐器设备120中从层到层对准的窗口区域的堆叠提供了对穿过窗口区域的电磁能量的整体控制。随着电磁信号穿过堆叠中的窗口区域，相应的窗口区域修改穿过电磁信号的属性。
对窗口区域的每个不同堆叠的单独控制实现对原始接收无线信号112进行波束成形。
换句话说，控制穿过每个相应的窗口区域(和相应的窗口区域层)的电磁信号的属性使得控制器140能够控制无线输出122的不同部分的幅度和/或相位，以控制幅度并将相应的无线输出122(电磁信号)转向到相对于z轴(例如，窗口区域750对准的轴)的任何角度方向。
注意，调谐器设备120在操作上是双向/互易的。例如，在相反的方向上，调谐器设备120可以被调谐以从期望的方向接收信号，在这种情况下，窗口区域的堆叠修改各个窗口区域中的电磁能量的接收部分的属性。源102(或其他适合的资源)可以被配置为对接收到的信号执行进一步的处理(例如，检索任何数据，或应用其他处理等)。
图8是示出根据本文的实施例的窗口区域的背面的示例图。
如图所示，在层250-4(窗口区域的层)的面660上部署的迹线720使得控制器140能够将适当的电压(例如，DC控制信号)传递到每个相应层中的每个相应窗口区域(例如，窗口区域610-1、610-2、610-3等)，以驱动不同层中的每个窗口区域中的相应变容二极管。
面660(示例层250-4的背面)还包括迹线726，以形成到与调谐器设备110相关联的每个相应窗口区域的外围金属材料的DC接地路径。调谐器设备120中的窗口区域(电磁信号的部分所穿过的窗口区域)的每个可调谐层以类似的方式制造和操作。
图10是示出根据本文的实施例的不同的可能的辐射图案的示例图。
在该示例实施例中，图1011和图1012指示在E平面中的调谐器设备120的波束转向。图1021和图1022指示在H平面中的调谐器设备120的波束转向。因此，本文的实施例支持二维波束转向、波束成形等。
如先前所讨论的，与调谐器设备120相关联的窗口区域的阵列使得控制器140能够控制与无线信号112的每个接收到的部分相关联的幅度和相位，以将无线输出122转向到任何期望的方向。
作为非限制性示例，与调谐器设备120、E平面和H平面的一个示例实施例相关联的示例性能如下：
E-平面性能：
增益＝12dBi至14dBi；
平均旁瓣电平＝-8dB；
扫描覆盖范围-40至40度；
平均后前比(back to front ratio):-13dB。
H-平面性能：
增益＝12.5dBi至14dBi；
平均旁瓣电平＝-8dB；
扫描覆盖范围-40至40度；
平均后前比:-15dB。
注意，这些值可以因实施例而异。
图11A是示出根据本文的实施例的包括窗口区域和对应的多个匹配的金属化层(例如，焊盘、贴片等)的堆叠的示例侧视图。
在该示例实施例中，调谐器设备120中的对准的窗口区域750的堆叠1101还包括一个或多个无源金属化的材料层，例如材料层1150-1(例如，焊盘、贴片等)、材料层1150-2(例如，焊盘、贴片等)。
在操作期间，调谐器设备110向对准的窗口区域750和金属化层1150的堆叠1101输出能量112-1的一部分。如先前所讨论的，控制器140主动控制窗口区域750(窗口区域750-1、窗口区域750-2、窗口区域750-3等)。
在该示例实施例中，堆叠1101还包括金属化材料层1150-1和金属化材料层1150-2。基于窗口区域750的控制以及金属化材料层1150的存在，堆叠1101控制输入信号112-1(电磁能)的各个部分的属性(诸如相位、增益等)以产生输出信号122-1。
一个或多个无源层1150(例如，材料的焊盘、贴片等)的存在减少了在堆叠中实现输入信号112-1的接收部分(其穿过堆叠1101并被输出为无线输出122-1的对应部分)的相同或更好水平的控制属性(例如，相位、幅度等)所需的有源窗口区域750的数量。因此，一个或多个无源层1150的存在降低了与调谐器设备120相关联的控制和制造的复杂度。
注意，该示例实施例示出了对输入信号112的仅一部分的修改(诸如产生无线输出122-1的部分112-1)。如先前所讨论的，调谐器设备120可以包括被独立调谐以提供适当的总体输出信号122的任意数量的堆叠。
在一个实施例中，与先前的实施例中没有在较低频率处操作的金属化层1150相比，在24GHz(或其他适合的值)频率处，一个或多个金属化材料层1150(例如，焊盘、贴片等)的存在将可调谐层的数量从四个减少到三个。
另外，包括夹在相应无源金属化区域之间的有源层的示例调谐器设备120实现2PI的完全相变(即360度相位覆盖)。另外，可选的无源匹配层增强了调谐器设备120的整体性能和稳定性。关于性能，在一个非限制性示例实施例中，本文所描述的调谐器设备120使得能够进行-60度至﹢60度的波束扫描。以与之前讨论类似的方式，调谐器设备120的低剖面和紧凑性使其适于安装在许多不同类型的应用中。
图11B是示出根据本文的实施例的窗口区域和相应的多个匹配的金属化层的示例顶视图。
为了说明的目的，堆叠1101中的组件的该非操作视图示出了有源区域750-1、750-2等以及诸如材料层1150-1(例如、焊盘、贴片等)、材料层1150-2(例如、焊盘、贴片等)等的无源操作金属化材料层的附视图或顶视图。注意，材料层1150的尺寸、厚度、规格因实施例和期望的信号调谐而异。
图12是示出根据本文的实施例的窗口区域和匹配的金属化层的堆叠的阵列的示例图。
如先前所讨论的，调谐器设备120中的组件的每个堆叠(例如，包括一个或多个窗口区域750、一个或多个金属化材料层1150)控制与接收到的无线信号112相关联的穿过能量的不同部分。
在该示例实施例中，调谐器设备120的堆叠1101包括：i)对准的窗口区域750-1、750-2和750-3的第一堆叠1101，其可操作为接收来自从源110发出的无线信号112的第一部分能量，以及ii)对准的窗口区域751-1、751-2和751-3的第二堆叠1102，其可操作为接收来自从源110发出的无线信号112的第二部分能量，iii)对准的窗口区域的第三堆叠1103，其可操作为接收来自从源110发出的无线信号112的第三部分能量，等等。
如先前所讨论的，第一堆叠1101中的每个对准的窗口区域750是可调谐的，以调节与穿过第一堆叠1101的第一部分能量相关联的相位/幅度；第二堆叠1102中的每个对准的窗口区域751是可调谐的，以调节与穿过第一堆叠1102的第二部分能量相关联的相位/振幅；等等。
如先前所讨论的，堆叠1101可以被配置为包括被部署在第一堆叠1101的第一轴向端部处的第一无源金属化材料层1150-1；第一堆叠1101的第二无源金属化材料层1150-2被部署在与第一堆叠1101的第一轴向端部相对的第一堆叠1101的第二轴向端部处。如图进一步所示，堆叠1102可以被配置为包括被部署在第二堆叠1102的第一轴向端部处的第二无源金属化材料层1151-1；第二堆叠1102的第二无源金属化材料层1151-2被部署在与第二堆叠1101的第一轴向端部相对的第二堆叠1102的第二轴向端部处，等等。
再次注意，第一无源金属化区域1150-1、1151-1等驻留于第一基板(诸如调谐器设备120的层250-1)上；窗口区域750-1、751-1等驻留于第二基板(诸如调谐器设备120的层250-2)上；窗口区域750-2、751-2等驻留于第三基板(诸如调谐器设备120的层250-3)上；窗口区域750-3、751-3等驻留于第四基板(诸如调谐器设备120的层250-4)上；第二无源金属化区域1150-2、1151-2等驻留于第五基板(诸如调谐器设备120的层250-5)上。
如先前所讨论的，也可以设计可选的一个或多个无源金属化区域1150中的每一个的尺寸以控制能量的穿过。
图13是根据本文的实施例的用于实现如先前所讨论的任何操作的计算机系统的示例框图。
本文所讨论的任何资源(例如，控制器140等)都可以被配置为包括计算机处理器硬件和/或相应的可执行(软件)指令，以执行本文讨论的不同操作。
如图所示，本示例的计算机系统1350包括互连1311，该互连1311耦合诸如非暂态类型的介质(其可以是可在其中存储和检索数字信息的任何适合类型的硬件存储介质)之类的计算机可读存储介质1313、处理器1313(计算机处理器硬件)、I/O接口1314和通信接口1317。
(一个或多个)I/O接口1314支持到存储库1380和输入资源1392的连接。
计算机可读存储介质1312可以是任何硬件存储设备，例如存储器、光存储、硬盘驱动、软盘等。在一个实施例中，计算机可读存储介质1312存储指令和/或数据。
如图所示，计算机可读存储介质1312可以用管理应用140-1(例如，包括指令)进行编码，以执行本文讨论的任何操作。
在一个实施例的操作期间，处理器1313通过使用互连1311来访问计算机可读存储介质1312，以便启动、运行、执行、解释或以其他方式执行存储在计算机可读存储介质1312上的管理应用140-1中的指令。控制应用140-1的执行产生控制过程140-2，以执行本文所讨论的任何操作和/或过程。
本领域技术人员将理解，计算机系统1350可以包括其他过程和/或软件和硬件组件，例如控制硬件资源的分配和使用以执行管理应用140-1的操作系统。
根据不同的实施例，注意，计算机系统可以驻留在各种类型的设备中的任何一种中，包括但不限于：移动计算机、无线通信设备、网关资源、通信管理资源、个人计算机系统、无线设备、无线接入点、基站、电话设备、台式计算机、膝上型电脑、笔记本电脑、上网本计算机、大型计算机系统、掌上计算机、工作站、网络计算机、应用服务器、存储设备、消费类电子设备(例如，相机、摄录相机、机顶盒、移动设备、视频游戏机、手持视频游戏设备)、外围设备(例如，交换机、调制解调器、路由器、机顶盒、内容管理设备、手持远程控制设备)、任何类型的计算或电子设备等。计算机系统850可以驻留在任何位置，或者可以被包括在任何网络环境中的任何适合的资源中以实现如本文所讨论的功能。
现在将通过图14中的流程图讨论由不同资源支持的功能。请注意，以下流程图中的步骤可以按任何适合的顺序执行。
图14是示出根据本文的实施例的示例方法的流程图1400。注意，关于上述概念会有一些重叠。
在处理操作1410中，源110从源102接收输入信号105。
在处理操作1420中，源110向调谐器设备120发出无线信号112。
在处理操作1430中，调谐器设备120：i)接收从源110发出的无线信号112，并且ii)控制器140单独控制调谐器设备120的窗口区域以控制从调谐器设备发射的无线输出的辐射图案。
图15是示出根据本文的实施例的基板上布局的窗口区域和相应的多个匹配的金属化层焊盘或贴片的示例顶视图。
在该示例实施例中，示例层250-1(有源窗口区域)包括窗口区域750-1。区域1532(较暗的阴影区域，耦合到接地参考)表示在基板250-1上部署的金属层。区域1533(利用诸如电压信号之类的控制信号驱动的金属焊盘)驻留于电磁透射窗口区域750-1的中间。组件1521(例如，第一变容二极管或其他适合的资源)提供从区域1533到区域1532的耦合。组件1522(例如，第二变容二极管或其他适合的资源)也提供从区域1533到区域1532的耦合。因此，组件1522和1523并行地连接到接地。控制器140利用相应的电压信号将区域1533驱动到相应的窗口区域750-1。
层250-1上的每个窗口区域以类似的方式配置和控制。
示例层1150-1(焊盘或金属区域的无源层)包括金属化区域1511(较暗的区域)以及电磁透明区域1512。
图16是示出根据本文的实施例的包括窗口区域和对应的多个匹配的金属化焊盘的堆叠的示例侧视图。
在该示例实施例中，堆叠1601包括区域1511(例如，在基板层1150-1上的金属焊盘)、窗口区域750-1、窗口区域750-2、窗口区域750-3和区域1519(例如，基板层1150-2上的金属焊盘)。
如先前所讨论的，控制器140通过将相应的电压施加到相应窗口750的每个中心区域(例如，区域1533等)来控制有源层750的设置。
堆叠1601接收无线信号112-1的一部分。堆叠1601中的不同组件的组合可操作为修改与接收到的无线信号112-1相关联的一个或多个属性，以产生无线输出122-1。
每个堆叠进行操作以修改各自接收到的无线信号，以与本文所描述的类似方式产生无线输出。
图17是示出根据本文的实施例的窗口区域和匹配的金属化焊盘层的堆叠的阵列的示例图。
在该示例实施例中，源102以诸如先前所讨论的任何适合的方式发起向调谐器设备120输入的无线信号的生成。调谐器设备120接收无线信号112。
在时间帧T1，控制器140对堆叠1601、1602、1603等中的每个堆叠进行单独调谐，以在时间帧T1中将无线输出122-A(例如，无线输出122，并且以角度A，包括第一数据)传送至通信设备1651。在时间帧T2，控制器140单独调谐堆叠1601、1602、1603等中的每个，以在时间帧T2中将无线输出122-B(例如，以角度B，包括第二数据)传送至通信设备1652。
此外在该示例实施例中，根据由控制器140驱动的堆叠1601中对应的有源窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1601接收并修改与无线信号112-1(无线信号112的一部分)相关联的一个或多个属性。通过对穿过的无线(电磁)信号(即，无线输出部分112-1)的输入无线信号112-1的修改(例如，相位或其他属性修改)，堆叠1601产生对应的输出信号122-1。因此，堆叠1601和对应的第一窗口区域控制接收到的无线信号112-1的第一部分的相位，以产生无线输出122-1的对应的第一部分。
根据由控制器140驱动的堆叠1602中对应的有源窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1602接收并修改与接收到的无线信号112-2相关联的一个或多个属性。通过对穿过的无线信号(无线信号112-2的一部分)的输入无线信号112-2的修改(例如，相位修改)，堆叠1602产生输出信号122-2(无线输出122的一部分)。因此，堆叠1602和对应的第二窗口区域控制接收到的无线信号112-2的第二部分的相位以产生无线输出122-2的对应的第二部分。
根据由控制器140驱动的堆叠1603中对应的窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1603接收并修改与无线信号112-3相关联的一个或多个属性。通过对穿过的无线信号(无线信号112-3的一部分)的输入无线信号112-3的修改(例如，相位修改)，堆叠1603产生输出信号122-3。因此，堆叠1603和对应的第三窗口区域控制接收到的无线信号112-3的第三部分的相位以产生无线输出122-3的对应的第三部分。
因此，控制器140对多个窗口区域中的每个窗口区域进行单独调谐，以在不同时间从接收到的无线信号112中产生无线输出(122-A、122-B等)；经调谐的窗口区域修改穿过它的各个无线信号(112-1、112-2、112-3等)的不同的相应部分。
总而言之，在时间帧T1，经由调谐器设备120和对应的窗口区域堆叠对输入无线信号112的修改将无线信号122(无线输出122-A和对应的数据有效载荷)转向(相对于z轴成角度A)到通信设备1651；在时间帧T2，经由调谐器设备120对输入无线信号112的修改将无线信号(输出信号122-B和对应的数据有效载荷)转向(相对于z轴成角度B)至通信设备1652。
因此，在该示例实施例中，控制器140基于在不同时间对调谐器设备120的各个窗口区域的调谐来控制无线信号122-A和122-B的转向，以将数据/RF功率传送到不同空间位置的设备。
因此，本文的实施例包括实现控制器140以及对多个单独控制的窗口区域的设置进行对应的可变调谐，以在不同的时间可变地将无线输出122(例如，无线输出122-A、122-B等)转向(或波束成形为期望的形状)到不同的期望方向。
图18是示出根据本文的实施例的窗口区域和匹配的金属化焊盘层的堆叠的阵列的示例图。
在该示例实施例中，源102从多个通信设备1651和1652接收数据。
在时间帧T11，通信设备1561以角度A(相对于z轴)将无线信号122-C(电磁信号)传送到调谐器设备120。在时间帧T12，经由波束转向或波束成形，控制器140单独调谐堆叠1601、1602、1603等中的每个堆叠，以从角度B(相对于Z轴)接收来自通信设备1652的无线信号122-D(例如包括第四数据)。
此外在该示例实施例中，根据由控制器140驱动的堆叠1601中对应的窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1601接收并修改与接收到的无线信号122-C(无线信号122-1的一部分)相关联的一个或多个属性。通过对输入无线信号122-1的修改(例如，相位修改)，堆叠1601产生输出信号112-1。因此，堆叠1601和对应的第一窗口区域控制接收到的无线信号122-1的第一部分的相位，以产生无线输出112-1的对应的第一部分。
根据由控制器140驱动的堆叠1602中对应的窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1602接收并修改与接收到的无线信号122-C(无线信号122-2的一部分)相关联的一个或多个属性。通过对输入无线信号122-2的修改(例如，相位修改)，堆叠1602产生输出信号112-2。因此，堆叠1602和对应的第二窗口区域控制接收到的无线信号122-2的第二部分的相位以产生无线输出112-2的对应的第二部分。
根据由控制器140驱动的堆叠1603中对应的窗口区域的相应设置，调谐器设备120的堆叠1603接收并修改与接收到的无线信号122-C(无线信号122-3的一部分)相关联的一个或多个属性。通过对输入无线信号122-3的修改(例如，相位修改)，堆叠1603产生输出信号112-3。因此，堆叠1603和对应的第三窗口区域控制接收到的无线信号122-3的第三部分的相位以产生无线输出112-3的对应的第三部分。
在一个实施例中，无线信号112-1、112-2、112-3等中的每个在朝向源102的方向上沿着或平行于z轴被重定向。
因此，控制器140对多个窗口区域中的每个窗口区域进行单独调谐，以在不同的时间和不同的角度从接收到的无线信号122中接收无线信号(122-C、122-D等)；经调谐的窗口区域修改穿过它的各个无线信号(122-1、122-2、122-3等)的不同的相应部分。
因此，控制器140可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置，以在不同的时间从不同的角度接收无线信号122-C和122-D。
图19是示出根据本文的实施例的示例方法的流程图1900。注意，关于上述概念会有一些重叠。
在处理操作1910中，系统100在源处从输入馈送部件接收输入信号。
在处理操作1920中，源基于接收到的输入信号发出无线信号。
在处理操作1930中，调谐器设备：i)接收从源发出的无线信号，并且ii)单独控制调谐器设备的窗口区域以控制从调谐器设备发射的无线输出的辐射图案。
再次注意，本文所讨论的技术非常适合用于支持辐射图案的动态控制的应用中。然而，应当注意，本文的实施例不限于在这样的应用中使用，并且本文讨论的技术也很好地适合于其他应用。
基于本文阐述的描述，已经阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述本领域普通技术人员已知的方法、装置、系统等，以免混淆所要求保护的主题。已经针对在诸如计算机存储器之类的计算系统存储器中存储的数据位或二进制数字信号的运算的算法或符号表示方面呈现了详细描述的某些部分。这些算法描述或表示是数据处理领域的普通技术人员用来将其工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。一般而言，本文所描述的算法被认为是导致所需结果的操作或类似处理的自洽序列。在这种上下文中，操作或处理涉及对物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，但是这些量可以采取能够被存储、传输、组合、比较或以其他方式操纵的电或磁信号的形式。主要出于通用的原因，有时将这样的信号称为位、数据、值、元素、符号、字符、项、编号、数字等是方便的。然而，应当理解，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，并且仅仅是方便的标签。
尽管已经参考本发明的优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种改变。这样的变化旨在被本申请的范围覆盖。这样，本申请的实施例的前述描述不旨在是限制性的。相反，在所附权利要求书中呈现了对本发明的任何限制。

Claims (40)

1.一种通信装置，包括：
输入馈送部件，用于接收输入信号；
源，用于基于接收到的输入信号从所述源发出无线信号；以及
调谐器设备，可操作为接收从所述源发出的无线信号以产生无线输出，所述调谐器设备包括多个单独控制的窗口区域以控制从所述调谐器设备发射的无线输出的辐射图案，
其中，所述多个单独控制的窗口区域中的每个窗口区域接收并修改所述无线信号的不同的相应部分。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述多个单独控制的窗口区域中的每个是基本上平面的并且修改所述无线信号的相应接收部分的属性以产生输出信号的对应部分。
3.根据权利要求1所述的通信装置，还包括：
控制器，用于控制所述多个单独控制的窗口区域的设置，所述控制器可操作为改变所述设置以将所述无线输出转向到期望的方向。
4.根据权利要求1所述的通信装置，其中，由所述控制器产生的设置控制与所述多个单独控制的窗口区域相关联的谐振频率。
5.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述多个单独控制的窗口区域中的每个相应窗口区域控制由相应窗口接收到的所发出的无线信号的对应入射部分的辐射。
6.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述多个单独控制的窗口区域中的每个包括多个窗口，所述多个窗口中的每个窗口控制从所述源接收到的所发出的无线信号的入射部分的辐射。
7.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述多个单独控制的窗口区域包括第一窗口区域和第二窗口区域。
8.根据权利要求7所述的通信装置，其中，所述第一窗口区域接收从所述源发出的无线信号的第一部分；并且
其中，所述第二窗口区域接收从所述源发出的无线信号的第二部分。
9.根据权利要求8所述的通信装置，其中，所述调谐器设备的第一窗口区域控制所述无线信号的接收到的第一部分的相位和幅度，以产生从第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；并且
其中，所述调谐器设备的第二窗口区域控制所述无线信号的接收到的第二部分的相位和幅度，以产生从第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。
10.根据权利要求9所述的通信装置，还包括：
控制器，用于控制所述多个单独控制的窗口区域的设置，所述控制器可操作为改变所述设置以将所述无线输出转向到期望的方向。
11.根据权利要求1所述的通信装置，还包括：
控制器，可操作为单独控制所述窗口区域中的每个对应的窗口区域的相应电容，对相应电容的控制修改在对应的窗口区域中接收到的所述无线信号的一部分的相位。
12.一种通信方法，包括：
在源处接收来自输入馈送部件的输入信号；
基于接收到的输入信号从所述源发出无线信号；以及
在调谐器设备处：i)接收从所述源发出的无线信号，以及ii)单独控制所述调谐器设备的窗口区域以控制从所述调谐器设备发射的无线输出的辐射图案，
其中，所述窗口区域中的每个窗口区域接收并修改所述无线信号的不同的相应部分。
13.如权利要求12所述的通信方法，还包括：
单独控制与所述窗口区域中的每个相关联的电容的设置，对所述设置的控制修改从所述调谐器设备发射的无线输出的被发射的辐射图案。
14.如权利要求12所述的通信方法，还包括：
改变多个单独控制的窗口区域的设置，所述设置的改变将来自所述调谐器设备的无线输出转向到不同的期望方向。
15.根据权利要求12所述的通信方法，其中，单独控制所述调谐器设备的窗口区域包括：
控制与多个单独控制的窗口区域中的每个相关联的谐振频率设置。
16.根据权利要求12所述的通信方法，其中，多个单独控制的窗口区域中的每个相应窗口区域控制由相应窗口接收到的所发出的无线信号的对应的入射部分的辐射。
17.根据权利要求12所述的通信方法，其中，多个单独控制的窗口区域中的每个包括多个窗口，所述多个窗口中的每个控制从所述源接收到的所发出的无线信号的入射部分的辐射。
18.根据权利要求12所述的通信方法，其中，多个单独控制的窗口区域包括第一窗口区域和第二窗口区域，所述第二窗口区域相对于所述第一窗口区域被单独控制。
19.根据权利要求18所述的通信方法，还包括：
在所述第一窗口区域处，接收从所述源发出的无线信号的第一部分；以及
在所述第二窗口区域处，接收从所述源发出的无线信号的第二部分。
20.根据权利要求19所述的通信方法，还包括：
经由对所述第一窗口区域的输入控制，控制所述无线信号的接收到的第一部分的相位和幅度，对所述第一窗口区域的控制产生从所述第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；以及
经由对所述第二窗口区域的输入控制，控制所述无线信号的接收到的第二部分的相位和幅度，以产生从所述第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。
21.根据权利要求20所述的通信方法，还包括：
通过单独控制所述第一窗口区域和所述第二窗口区域，将来自所述调谐器设备的无线输出转向到期望的方向。
22.一种存储有指令的计算机可读存储硬件，所述指令在由计算机处理器控制器硬件执行时使所述计算机处理器控制器硬件：
单独控制调谐器设备的窗口区域，所述调谐器设备可操作为接收从源发出的无线信号，对所述窗口区域的控制用于控制从所述调谐器设备发射的无线输出的辐射图案，
其中，所述窗口区域中的每个窗口区域接收并修改所述无线信号的不同的相应部分。
23.根据权利要求22所述的计算机可读存储硬件，其中，所述调谐器设备包括：i)对准的窗口区域的第一堆叠，可操作为接收来自从所述源发出的无线信号的第一部分能量，以及ii)对准的窗口区域的第二堆叠，可操作为接收来自从所述源发出的无线信号的第二部分能量。
24.根据权利要求23所述的计算机可读存储硬件，其中，所述第一堆叠中的每个对准的窗口区域是可调谐的，以调节与穿过所述第一堆叠的所述第一部分能量相关联的相位；并且
其中，所述第二堆叠中的每个对准的窗口区域是可调谐的，以调节与穿过所述第二堆叠的所述第二部分能量相关联的相位。
25.根据权利要求24所述的计算机可读存储硬件，其中，所述第一堆叠包括第一无源金属化材料层；并且
其中，所述第二堆叠包括第二无源金属化材料层。
26.根据权利要求24所述的计算机可读存储硬件，其中，所述第一堆叠包括第一组多个无源金属化材料层；并且
其中，所述第二堆叠包括第二组多个无源金属化材料层。
27.根据权利要求24所述的计算机可读存储硬件，其中，所述第一堆叠的第一无源金属化材料层被部署在所述第一堆叠的第一轴向端部；
其中，所述第一堆叠的第二无源金属化材料层被部署在与所述第一堆叠的第一轴向端部相对的所述第一堆叠的第二轴向端部；
其中，所述第二堆叠的第一无源金属化材料层被部署在所述第二堆叠的第一轴向端部；以及
其中，所述第二堆叠的第二无源金属化材料层被部署在与所述第二堆叠的第一轴向端部相对的所述第二堆叠的第二轴向端部。
28.一种通信装置，包括：
控制器；以及
由所述控制器控制的调谐器设备，所述调谐器设备包括多个窗口区域，接收到的无线信号的不同的相应部分穿过所述多个窗口区域，所述控制器可操作为调谐所述多个窗口区域以从接收到的无线信号产生无线输出，经调谐的窗口区域修改穿过它的相应无线信号的不同的相应部分。
29.根据权利要求28所述的通信装置，其中，多个单独控制的窗口区域中的每个是基本上平面的并且修改接收到的无线信号的相应部分的属性以产生所述无线输出的对应的部分。
30.根据权利要求28所述的通信装置，其中，所述控制器可操作为可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置，以将所述无线输出的转向改变到期望的方向。
31.根据权利要求28所述的通信装置，其中，所述控制器可操作为可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置以从特定方向接收所述无线信号。
32.根据权利要求28所述的通信装置，其中，多个单独控制的窗口区域中的每个相应窗口区域控制由相应窗口接收到的无线信号的对应的入射部分的辐射。
33.根据权利要求28所述的通信装置，其中，多个单独控制的窗口区域包括第一窗口区域和第二窗口区域；
其中所述第一窗口区域接收所接收到的无线信号的第一部分；并且
其中所述第二窗口区域接收所接收到的无线信号的第二部分。
34.根据权利要求33所述的通信装置，其中，所述调谐器设备的第一窗口区域可操作为控制接收到的无线信号的第一部分的相位和/或幅度，并产生从所述第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；并且
其中，所述调谐器设备的第二窗口区域可操作为控制接收到的无线信号的第二部分的相位和/或幅度，并产生从所述第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。
35.根据权利要求34所述的通信装置，其中，所述控制器可操作为改变调谐所述窗口区域中的每个的设置，从而将所述无线输出转向到期望的方向。
36.一种通信方法，包括：
接收无线信号，接收到的无线信号的不同的相应部分穿过多个窗口区域；以及
单独调谐所述多个窗口区域中的每个以从接收到的无线信号产生输出信号，经调谐的窗口区域修改穿过它的相应无线信号的不同的相应部分。
37.根据权利要求36所述的通信方法，其中，单独调谐包括：
可变地调谐多个单独控制的窗口区域的设置，以将所述无线输出的转向改变到期望的方向。
38.根据权利要求36所述的通信方法，其中，单独调谐包括：
可变地调谐所述多个窗口区域的设置以从特定方向接收所述无线信号。
39.根据权利要求36所述的通信方法，其中，单独调谐所述多个窗口区域中的每个包括：
调谐第一窗口区域，所述第一窗口区域接收所接收到的无线信号的第一部分；以及
调谐第二窗口区域，所述第二窗口区域接收所述无线信号的第二部分，所述第一窗口区域被调谐为与所述第二窗口区域不同的设置。
40.根据权利要求39所述的通信方法，其中，所述第一窗口区域控制接收到的无线信号的第一部分的相位并产生从所述第一窗口区域发射的无线输出的对应的第一部分；并且
其中，所述第二窗口区域控制接收到的无线信号的第二部分的相位并产生从所述第二窗口区域发射的无线输出的对应的第二部分。
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Liang et al. Wideband dual‐polarized wide solid angle scanning cylindrically conformal millimeter‐wave phased array

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