CN116636085A - 采用可折叠记忆金属的天线装置及部署方法 - Google Patents

Abstract

一种人工磁导体(AMC)天线装置，包括接地平面和位于所述接地平面上方的柔性天线元件层。所述接地平面包括导电基底表面、多条记忆金属导线、以及所述基底表面上方的频率选择表面(FSS)层，其中所述FSS层包括多个彼此间隔开的导电贴片。所述记忆金属导线中的每一条将所述导电贴片中的一个电连接到所述基底表面。所述记忆金属导线中的每一条在记忆形状状态下是刚性的，使得所述FSS层在所述AMC天线装置的操作期间与所述基底表面固定地间隔开。所述记忆金属导线在非记忆形状状态下均是柔性的，使得所述FSS层能够在所述天线装置收起时朝向所述基底表面收缩。

Description

采用可折叠记忆金属的天线装置及部署方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年10月14日在美国专利及商标局提交的美国临时申请号63/091,922的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于具有接地平面的天线的储存和部署技术；并且涉及人工磁导体(AMC)天线。

背景技术

在接地平面上方的传统天线中，辐射元件与接地平面间隔四分之一波长(λ/4)，以实现对反射信号的相长干涉，从而提高方向性。然而，在相对较低的频率下，λ/4距离可能比预期的要长，从而导致天线轮廓变厚(例如，在300MHz时为25cm)。

利用人工磁导体(AMC)接地平面，接地平面与辐射元件之间的间距明显更小，并且可实现天线的可比较的方向性性能。AMC接地平面可包括导电基底表面和“频率选择表面”(FSS)，该频率选择表面由多个彼此间隔开的导电贴片组成。导电贴片可通过通常嵌入在低损耗电介质中的相应导线电连接到基底表面。所得到的结构比传统的基于接地平面的天线更薄，但很硬并且运输起来很困难，特别是对于配置用于低于1GHz的频率的大孔径天线。

发明内容

在本公开的一个方面中，人工磁导体(AMC)天线装置包括接地平面和柔性天线元件层，该柔性天线元件层包括在接地平面上方的至少一个天线元件。接地平面包括导电基底表面、多条记忆金属导线、以及基底表面上方的频率选择表面(FSS)层，其中该FSS层包括多个彼此间隔开的导电贴片。记忆金属导线中的每一条将导电贴片中的一个电连接到基底表面。记忆金属导线中的每一条在记忆形状状态下是刚性的，使得FSS层在AMC天线装置的操作期间与基底表面固定地间隔开。记忆金属导线在非记忆形状状态下均是柔性的，使得FSS层能够在天线装置收起时朝向基底表面收缩。

AMC天线装置可进一步包括保持结构，该保持结构配置成当天线装置收起时保持天线元件层和接地平面，其中FSS层朝向基底表面收缩。

保持结构可将天线元件层和接地平面保持在盘绕状态。

AMC天线装置可进一步包括至少一个致动器，该至少一个致动器配置成从保持结构移除天线元件层和接地平面。

在另一方面，提供了一种在无人载具上部署AMC天线的方法。该AMC天线包括：(i)天线元件层；(ii)接地平面，其具有导电基底表面、FSS层和多条记忆金属导线，该多条记忆金属导线将导电基底表面电气和机械地耦合到FSS层。当储存AMC天线装置时，记忆金属导线处于收缩的非记忆形状状态。该方法包括将AMC天线储存在保持结构中；使用致动器从保持结构移除AMC天线以部署AMC天线。当环境温度超过阈值时，记忆金属导线自动地从柔性状态转变为刚性状态，从而导致在AMC天线从保持结构移除之后，FSS与基底表面固定地间隔开。

附图说明

从以下结合附图作出的详细描述，所公开技术的以上和其它方面和特征将变得更显而易见，在附图中相同参考标号指示相同元件或特征。相同或相似类型的各种元件可以通过附加具有下划线/虚线的参考标签和区分相同/相似元件的第二标签(例如，_1、_2)，或直接附加具有第二标签的参考标签来区分。然而，如果给定描述仅使用第一参考标签，那么其适用于具有相同的第一参考标签的相同/相似元件中的任一个，而无关于第二标签。在附图中元件和特征可能未按比例绘制。

图1是根据实施例的处于操作配置的示例AMC天线的透视图。

图2是沿图1的线2-2截取的截面图，描绘了AMC天线的示例层间结构。

图3是展示了连接到图1的AMC天线的天线元件的示例天线馈送的示意图。

图4是图1的AMC天线的上部的中央部分的透视图，展示了示例天线馈送的部分。

图5是沿图4的线5-5截取的截面图，描绘了AMC天线内的天线馈送的示例集成。

图6是根据实施例的包括保持结构的示例天线装置的透视图，该保持结构在收起期间将图1的AMC天线保持在盘绕配置中。

图7是透视图，示出了在部署期间移除AMC天线之后的图6的天线装置。

图8是沿线8-8截取的图7的天线装置的截面图，展示了处于收缩状态的记忆金属导线。

图9展示了图1的天线装置处于折叠状态以用于收起。

图10是描绘根据另一实施例的处于部分部署状态的AMC天线的透视图。

图11是图10的AMC天线的一部分的截面图。

图12是描绘根据实施例的在无人载具上部署AMC天线的示例方法的操作的流程图。

具体实施方式

提供以下参考附图的描述，以帮助全面理解本文出于说明性目的公开的技术的某些示例性实施例。所述描述包含各种具体细节以帮助本领域的一般技术人员理解技术，但这些细节仅被视为说明性的。出于简单和清晰度的目的，当包含众所周知的功能和构造的描述可能混淆本领域的普通技术人员对技术的理解时可以省略此描述。

图1是根据实施例的处于操作配置的示例人工磁导体(AMC)天线的透视图。AMC天线100(可互换地称为“AMC天线装置100”)可包括接地平面105、具有至少一个天线元件的天线元件层130和天线馈送(例如，图3的300，为了清楚起见从图1中省略)。接地平面105可包括：基底层110，其具有导电基底表面；频率选择表面(FSS)层120；以及多条记忆金属导线115，其将FSS层120电连接到导电基底表面。在一些实施例中，元件115可以是除导线诸如记忆金属柱之外的细长结构。具有这种纹理表面配置的接地平面105可被理解为给定频带内的“高阻抗表面”，其中表面波模式与光滑金属表面上的表面波模式显著不同。(请注意，术语“频率选择表面(FSS)”强调了高阻抗表面的频率敏感特性。)接地平面105也可被理解为具有抑制的表面波的“同相反射器”。接地平面105的纹理结构使AMC天线100能够做得比传统接地平面天线(即，在接地平面上具有间隔λ/4的辐射元件的非AMC天线)薄得多。

FSS层120包括多个导电贴片121_1至121_n，这些导电贴片由窄隔离区域(“巷”)123彼此间隔开。请注意，图1中的每个导电贴片121可包括印刷在薄电介质片上的导电表面，诸如聚酰亚胺膜(例如)，并且隔离区域123可以是没有印刷导体的电介质片的区域。因此，导电贴片121_1至121_n连同电介质片(并且在一些情况下，在印刷导体的相对侧上的附加电介质片)可共同形成连续的片状或夹层式结构。隔离区域123的宽度相对于导电贴片121的面积较小，从而在相邻的导电贴片121之间产生有助于形成高阻抗表面的电容。每条记忆金属导线115可在z(竖直)方向上定向，并且将导电贴片121中的一个电连接到基底层110的导电基底表面，使得在基底层110和FSS层120之间提供“钉床”结构。基底层110、FSS层120和天线元件层130中的每个都可以是具有在x-y平面中定向的主表面的柔性片状结构。

记忆金属导线115是刚性的，如图1所示，处于可能在环境温度高于阈值(“记忆形状阈值”)时出现的记忆形状状态。记忆金属导线115可由镍钛(NiTi)(也称为镍钛诺)或另一种合适的形状记忆合金(诸如铜-铝-镍或包括铜、铁、锌和金的合金)组成。由于其在记忆形状状态下的刚性，记忆金属导线115可在操作配置中相对于基底层110机械地支撑FSS120，以实现它们之间的固定间隔(例如，FSS 120的所有区域和基底层110之间的均匀间隔)。记忆金属导线115在非操作收起状态期间在非记忆形状状态下是柔性的，稍后将讨论和说明，这可在环境温度低于记忆形状阈值时启动。例如，由镍钛诺组成的记忆金属导线115在冷却到记忆形状阈值以下时将其状态从奥氏体改变为马氏体，使得记忆金属导线115能够进入柔性状态。当记忆金属导线115是柔性的时，可使FSS层120和天线元件层130朝向基底层110收缩，从而使得AMC天线100能够以比在操作状态下占据的体积更小的体积来收起。这便于AMC天线100的收起和运输，并且在某些情况下便于在载具诸如轨道卫星上的无人部署。在一些示例中，AMC天线100收起在卷起或折叠的保持结构中，如下所述和所示。当AMC天线100从保持结构移除并且环境温度超过记忆形状阈值时，记忆金属导线115可自动转变回奥氏体，即记忆形状状态。对于AMC天线100，记忆形状状态可以是线性配置。

通过对导电贴片121的数量、几何形状和布局的适当设计；天线层120的至少一个天线元件；记忆金属导线115的长度；以及天线元件层130和FSS 120之间的间隔，AMC现象是可实现的。如前所述，AMC现象使AMC天线100比具有在接地平面上间隔λ/4的辐射元件的传统天线要薄得多。例如，AMC现象允许有效的天线性能，其中天线元件层130和基底表面119之间的间距<<λ/4，例如，在λ/40到λ/10范围内。这种效率可由于表面波的同相反射和抑制而实现。因此，尽管层之间的间隔很近，但在由天线元件层130直接辐射到自由空间的信号与最初传播到接地平面105然后从该接地平面反射的相同信号之间会发生相长干涉。

在图1的实施例中，示例天线元件被展示为交叉偶极135，其包括第一偶极元件132和第二偶极元件134，该第二偶极元件与第一偶极元件132正交。可用其他类型的天线元件代替，诸如单个偶极天线、环形天线、微带贴片元件阵列等。交叉偶极135可印刷在电介质片上，以六边形形状示出，该六边形比图1中的FSS层120和基底层110中的每个占据更小的表面积。在其他示例中，天线元件层130在x-y平面中与FSS层120和基底层110中的每个共同延伸。接地平面105的示例构造包括多个电介质或金属肋117，每个电介质或金属肋在y或x方向上纵向取向，用于增加记忆金属导线115底端的结构支撑。导电贴片121_1至121_n可各自布置成格子并且具有相同的几何形状，例如，如图所示全是矩形或全是正方形，或者全是六边形、全是圆形或其他合适的形状。在一些实施例中，导电贴片121_1至121_n也可配置有相同或基本相同的尺寸(例如，在制造公差内)。每个导电贴片121可通过其中央位置的连接128电连接到相应的记忆金属导线115。请注意，基底层110的输入部分可包括输入翼片112和边缘肋184，用于在一些应用中机械连接到保持结构。

图2是沿图1的线2-2截取的截面图，并且描绘了AMC天线100在操作(部署)状态期间的示例层间结构。(在图2和本文的其他截面图中，为了清楚起见，位于所示那些后面的特征可能被省略。)基底层110可包括导电基底表面119，其粘附到或印刷在柔性电介质片144的底表面处，用于结构完整性并促进与记忆金属导线115(可互换地，“记忆金属导线”115)的电气和机械连接。电介质肋117可粘附到电介质片144的顶表面并且支持记忆导线115到基底表面119的连接。可能已经形成穿过肋117和基底层110的电镀通孔158。记忆导线115的底端可能已经插入通孔158内，并且通过在通孔158中围绕记忆导线115(例如熔化并冷却的焊料)的导电粘合剂157电连接到导电基底表面119。

FSS层120可包括夹在下电介质片154和上电介质片164之间的导电贴片121_1至121_n。可替代地，FSS层120由其上印刷有导电贴片121的单个电介质片154或164构成。记忆导线115的上部和FSS层120之间的机械和电气连接128可包括电镀通孔168、记忆导线115的上部以及通孔168内的导电粘合剂167。图2描绘了记忆导线115和给定导电贴片121_j之间的单个连接128，其由相应的隔离区域123与相邻的导电贴片121_(j-1)和121_(j+1)间隔开。包括隔离区域123的电介质片164可通过在电介质片154的上表面上沉积导电贴片121之后将电介质材料分层沉积在导电贴片121上而形成。然而，如果省略电介质片164，则隔离区域123可以是气隙或电介质填充物。电介质片144、154、164和174中的每一个可以是聚酰亚胺膜诸如

贯穿AMC天线100的电连接128可各自形成在电介质片144上方的距离d1处(其中记忆导线处于刚性状态)。以这种方式，FSS层120可由记忆导线115支撑，其下表面与基底层110以距离d1均匀地间隔开。气隙191可存在于记忆导线115周围的区域中。

天线元件层130可包括印刷在电介质层174顶上的至少一个天线元件132。天线元件层130和FSS层120之间的示例机械连接可包括在电介质片164的上表面上方延伸的记忆导线115的延伸部分176、电介质片174的下表面中的电镀盲孔178，以及导电粘合剂177诸如焊料。延伸176的上端可能已插入孔178内并通过熔化和冷却粘合剂177粘附到电介质片174。位于天线元件层130下面的所有或大部分记忆导线115可同样地包括以此方式粘附到电介质片174的延伸176。结果，天线元件层130可完全由记忆导线115支撑并且与FSS层120的上表面以距离d2(其中记忆导线115处于刚性状态)均匀地间隔开。要注意的是，如果天线层130仅相对于FSS层120居中定位，如图1所示，那么位于天线层130的区域之外的记忆导线115可省略延伸176。这些外围记忆导线115可全部设计为具有相同或基本相同的长度(例如，在制造公差内)，并且顶端可与电介质片164的上表面齐平。以类似的方式，位于天线层130下面的记忆导线115中的每一条可相同或基本相同地设计，具有相同或基本相同长度的延伸176(例如，在制造公差内)。

通过FSS层120和天线元件层130之间的上述机械连接，气隙171可存在于层120和130之间。当记忆导线115处于非记忆金属形状状态(柔性状态)时，可导致天线元件层130相对于FSS层120收缩，因此距离d2在收起状态下减小。在替代配置中，在整个AMC天线100中省略了记忆导线115上的延伸176；电介质片164和174熔合或形成为单个电介质片；FSS层120与天线元件层130之间不存在气隙171。

图3是展示了可连接到AMC天线100的天线元件135的示例天线馈送300的示意图。天线馈送300可包括巴伦350；第一柔性同轴电缆310，其具有连接到该巴伦350的第一端并且具有外导体313和内导体311；第二柔性同轴电缆320，其具有连接到巴伦350的第一端并且具有外导体323和内导体321；以及分别第一、第二、第三和第四互连317、319、327和329。在一些实施例中，可能有多个连接的巴伦(例如，一对连接的巴伦)。第一偶极元件132包括偶极臂132a和132b；第二偶极元件134包括偶极臂134a和134b。第一同轴电缆310的第二端连接到第一偶极元件132，其中互连317将外导体313连接到偶极臂132a并且互连319将内导体311连接到偶极臂132b。第二同轴电缆310的第二端连接到第二偶极元件134，其中互连327将外导体323连接到偶极臂134a并且互连329将内导体321连接到偶极臂134b。

图4是描绘了图1的AMC天线100的上部的示例中央部分的透视图，展示了示例天线馈送300的一部分。交叉偶极天线元件135的中心部分可覆盖集中的、相邻的导电贴片121_i、121_(i+1)、121_(i+2)和121_(i+3)的交叉区域。FSS层120中的开口375可通过去除导电贴片121_i至121(i+3)中的每一个的角片而形成在中央区域中。另一个开口385可能已经形成在天线元件层130的中央区域中。在AMC天线100的部署状态期间，同轴电缆310和320可在天线元件层130和基底层110之间竖直地(z方向)延伸。在收起状态期间，可使得同轴电缆在天线元件层130和基底层110之间收缩。

同轴电缆310和320的第二端可穿过开口375并且至少部分地穿过开口385。互连317和327可各自实施为引线接合。可替代地，互连317和327采用与导线延伸集成的漏斗形金属部分的形式。漏斗形金属部分焊接或以其他方式电连接到相应的外导体313或323，并且导线延伸焊接或以其他方式电连接到偶极臂132a或134a的输入点。互连319和329可以是分别到偶极臂132b和134b的输入点的直接焊接连接。

图5是沿图4的线5-5截取的截面图，描绘了AMC天线100内的天线馈送300的示例集成。该视图示出了巴伦350可邻近AMC天线100的下表面设置，并且同轴电缆310和320的下端可穿过基底层110中的开口365并连接到巴伦350。同轴电缆310和320可并排竖直延伸，其上端穿过FSS层120中的开口375和天线层130的电介质片174中的开口385，以促进与交叉偶极天线元件135的电连接。在收起状态下，同轴电缆310和320可类似于记忆导线115收缩(如下图8所示)。

图6是根据实施例的示例天线装置的透视图，该示例天线装置包括在收起期间保持AMC天线的保持结构。图7是透视图，示出了在部署期间移除AMC天线之后的图6的天线装置。图7的视图还示出了AMC天线在插入其中之前相对于保持结构的示例布置。参看图6和图7，AMC天线装置200包括AMC天线100和保持结构210，该保持结构在收起期间将AMC天线100保持在盘绕状态。该实施例中的保持结构210是大致圆柱形结构，其具有第一和第二相对的端壁216和218、端壁216和218之间的心轴225以及将端壁216和218彼此耦合的支撑杆228。端壁216、218中的每一个都可在其内表面212上具有螺旋形凹槽214，以便于引导和保持盘绕配置中的AMC天线100。在收起期间，至少接地平面105的相对边缘部分保持盘绕在该对螺旋形凹槽214内。如果天线层130被配置成与接地平面105共同延伸，则天线层130的相对边缘部分也可保留在螺旋形凹槽214内。

心轴225可具有到AMC天线100的端肋184的机械连杆272(示意性地示出)。为了最初将AMC天线100保持在保持结构210内，可迫使AMC天线100处于收缩状态，如图7所示。在收缩状态下，记忆金属导线115是柔性的并且FSS层120朝向基底层110收缩，使得收缩结构的至少边缘部分的厚度比凹槽214的宽度薄。请注意，在收缩状态下，FSS层120可在+x方向上朝向基底层110收缩，使得FSS层120相对于基底层110偏移。因为这两层在收缩状态下偏移，所以基底层110的外围部分110a不再被FSS层120的相应部分覆盖。例如，从操作配置，例如，参见图1，到收缩配置(反之亦然)的转换可类似于“四杆联动”机械动作。换言之，记忆金属导线115可被认为类似于在竖直和水平取向之间过渡的第一对杆。基底层110和FSS层120的板状几何形状可类似于耦合到第一对杆的第二对杆，当第一对杆在竖直方向和水平取向之间移动时，第二对杆在对齐状态和偏移状态之间移动。

心轴225可旋转(例如，顺时针)以将AMC天线100拉到保持结构210内。作为示例，手摇曲柄(未示出)或具有连杆273的致动器275可耦合到心轴225的端219以施加旋转力以将AMC天线100拉到保持结构210内。一旦AMC天线100被保持在保持结构210内，AMC天线装置200可在发射之前被运送到载具诸如轨道卫星，并且被固定到载具的表面285。由于保持结构210比AMC天线100本身(如果以其他方式安装在表面285上而没有保护)对环境条件和运动更稳健，因此在将AMC天线100部署在表面285上之前将保持结构210固定到表面285可改善成功部署的几率。作为另一个示例，表面285是行星表面或行星上的人造结构的表面。在这种情况下，其中固定有AMC天线100的保持结构210可由无人机运输并掉落到表面285上用于随后的无人部署。

为了从保持结构210部署AMC天线100，心轴225可通过致动器275旋转(例如，逆时针)，由此AMC天线100在+x方向上处于其收缩状态时可以板状配置滑出。可替代地或附加地，布置在表面285上的另一个致动器260可自动地将AMC天线100从保持结构210拉出。为此，AMC天线100可在与翼片112相对的一侧具有开口129，致动器260的连杆262可通过该开口附接到AMC天线100。请注意，致动器260和/或致动器275可以是固定到表面285的机械臂。一旦AMC天线100在收缩状态下从保持结构210移除，如果环境温度高于记忆形状阈值，则记忆金属导线115可自动地从柔性转变为刚性并且将它们自身定向在z方向上。这将AMC天线100从收缩状态转变为操作状态，如图1所示。在示例中，如果环境温度低于记忆形状阈值，则可将热量施加到AMC天线100，从而升高AMC天线100周围的局部温度并使记忆导线115转变为记忆形状状态。在一个示例中，通过将电流施加到记忆导线115来施加热量，由此在电流流动时记忆导线115的电阻产生足以引起转变的热量。

图8是沿图7的线8-8截取的AMC天线100的截面图，展示了处于收缩状态的AMC天线100的示例结构。当AMC天线100收缩以供收起时，记忆导线115是柔性的并且可收缩成大致水平取向(通常沿x方向取向)，由此基底层110和FSS层120之间的间距d3明显小于间距d1，如图2所示。另外，FSS层120和天线层130之间的间距d4可相对于距离d2减小(图2)，因为延伸176的类似收缩。因此，AMC天线100的总厚度可明显少于操作状态下的总厚度，从而能够在合适的保持结构内实现紧凑的保持。

图9展示了处于折叠状态的AMC天线100以供收起，由此便于AMC天线100的运输。为了折叠AMC天线100，首先将其设置为收缩配置，然后折叠至少一次。保持带199形式的保持结构然后可将AMC天线100保持在折叠状态。作为示例，处于折叠状态的AMC天线100可被运输到无人载具表面285(如图6和7所示)，并且通过耦合到保持带199的合适的紧固件(未示出)固定在其上。对于AMC天线100的后续部署，机械臂等可切割保持带199并且展开AMC天线100。AMC天线100此后可以与上述类似的方式(例如，施加热量)随着记忆导线115转变到它们的刚性状态而自动转变到操作状态。

图10是描绘了根据另一实施例是我处于部分部署状态的AMC天线100'的透视图。

AMC天线100'与上述AMC天线100的不同之处在于省略了支撑肋117并且为FSS层

120的每个导电贴片121采用单独的支撑结构。图11是示出了在AMC天线100’的中央区域内，即在天线元件层130的区域内的示例支撑结构的截面图。对于位于天线层130的区域下方的导电贴片121，支撑结构可包括附接到基底层110的支撑件192、附接到FSS层120的支撑件193和附接到天线元件层130的支撑件194。支撑件192、193和194中的每一个可具有按钮状轮廓，占据比相应导电贴片121的表面积少至少一个数量级的圆形区域。支撑件192-194中的每一个可由粘附到层110、120或130中的相应一个电介质片的电介质材料组成。每个支撑件192、193和194可具有中央开口，记忆导线115穿过该开口并且粘附到相应的支撑件。例如，可以与上面结合图2针对肋117所描述的类似或相同的方式穿过支撑件192和基底层110形成电镀通孔，并且可使用电镀通孔内的焊料将记忆导线115的下端焊接到支撑件192并且焊接到基底层110。类似的电镀通孔可能已形成在FSS层120和支撑件193中，以将记忆导线115的中央部分粘附到支撑件193。此外，可能已经穿过天线元件层130的支撑件194和电介质片174形成盲孔，以将记忆导线115的延伸176粘附到支撑件194和天线元件层130。对于不在天线元件层130下面的位于外围的导电贴片121诸如导电贴片121_m，可仅使用支撑件192和193，并且可省略延伸176。因此，记忆导线115的上端可与FSS层120的上表面齐平。

AMC天线100'的其他方面可与上面针对AMC天线100描述的那些相同。AMC天线100'可以与上文针对AMC天线100所述类似的方式从保持结构诸如210或199保持和移除。

图12是描绘了根据实施例的在无人载具上部署AMC天线的示例方法1200的操作的流程图。使用方法1200，首先将AMC天线例如100或100'以其收缩状态存储在上述保持结构诸如210或199中(S1210)。然后可将保持结构与存储在其中的AMC天线一起运输到无人载具(S1220)。如前所述，无人载具(例如，包括表面285的载具)的一些示例包括轨道卫星、行星表面或行星表面上的人造结构。

然后可通过以下来部署(S1230)AMC天线：使用如上所述的致动器(例如，275和/或260)将其从保持结构移除，并且当环境温度超过记忆形状阈值时，允许AMC天线的记忆金属导线115从柔性状态自动转变为刚性状态。当到刚性状态的转变完成时，AMC天线被设置用于操作(例如，在图1所示的上述配置中)。如上所述，如果部署期间的环境温度低于记忆形状阈值，则可将热量施加到AMC天线以升高AMC天线周围的局部温度并且使记忆导线115转变为记忆形状状态。可通过将电流施加到记忆导线115来施加热量，由此在电流流动时记忆导线115的电阻产生足以引起转变的热量。在AMC天线处于操作配置的情况下，机械臂等可将AMC天线固定到载具的表面285，并且将AMC天线的巴伦350电连接到通信系统的RF前端，由此可启动AMC天线对信号的主动通信。

虽然本文所描述的技术已参考其实例实施例特定示出和描述，但所属领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书及其等效物界定的所要求主题的精神和范围的情况下可以在其中作出形式和细节的各种改变。

Claims (20)

1.一种人工磁导体(AMC)天线装置(100、200、100’)，包括：

接地平面(105)，其包括：

导电基底表面(119)；

所述基底表面上方的频率选择表面(FSS)层(120)，所述FSS层包括多个彼此间隔开的导电贴片(121_1至121_n)；以及

多条记忆金属导线(115)，各自将所述导电贴片中的一个电连接到所述基底表面并且各自在记忆形状状态下是刚性的，使得所述FSS层在所述AMC天线装置的操作期间与所述基底表面固定地间隔开，并且各自在非记忆形状状态下是柔性的，使得当所述天线装置被收起时所述FSS层能够朝向所述基底表面收缩；以及

所述FSS层上方的柔性天线元件层(130)，其包括至少一个天线元件(135)。

2.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中：

所述多个导电贴片是第一电介质片(154)上的多个印刷导电贴片；并且

所述至少一个天线元件是第二电介质片(174)上的至少一个印刷导电元件(135)；

其中所述第一电介质片和所述第二电介质片中的每一个都是柔性的。

3.根据权利要求2所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中；

所述记忆金属导线中的每一条具有基本相同的长度，使得所述FSS层与所述基底表面均匀地间隔开；并且

所述第一电介质片机械地耦合到所述第二电介质片，使得所述天线元件层与所述FSS层均匀地间隔开。

4.根据权利要求3所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中所述记忆金属导线包括在所述FSS层上方延伸的相应延伸(176)，并且所述第一电介质片机械地耦合到所述第二电介质片并且当所述记忆金属导线在所述记忆形状状态下是刚性的时，所述第一电介质片通过所述延伸与所述第二电介质片均匀地间隔开。

5.根据权利要求1所述的AMC天线装置(200)，进一步包括保持结构(210)，其配置成当所述天线装置被收起时保持所述天线元件层和所述接地平面，其中所述FSS层朝向所述基底表面收缩。

6.根据权利要求5所述的AMC天线装置(200)，进一步包括至少一个致动器(275、260)，其配置成从所述保持结构移除所述天线元件层和所述接地平面。

7.根据权利要求5所述的AMC天线装置(200)，其中所述保持结构(210)将所述天线元件层和所述接地平面保持在盘绕状态。

8.根据权利要求7所述的AMC天线装置(200)，其中所述保持结构(210)是包括在各自相对端的一对螺旋形凹槽(214)的圆柱形结构，其中所述接地平面的相对边缘部分保持盘绕在所述一对螺旋形凹槽内。

9.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中所述记忆金属导线(115)由镍钛诺组成。

10.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，进一步包括柔性天线馈送(310、320)，所述柔性天线馈送具有电连接到所述至少一个天线元件的第一端、在所述基底表面下方的相对端以及中央部分，所述中央部分通过所述FSS层中的至少一个开口(375)在所述基座表面和所述至少一个天线元件之间延伸。

11.根据权利要求10所述的AMC天线装置(100、200、100')，进一步包括布置在所述基底表面下方并且连接到所述天线馈送的所述相对端的巴伦(350)。

12.根据权利要求10所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中所述天线馈送包括至少一根柔性同轴电缆(310、320)，当所述记忆金属导线处于所述记忆形状状态时，所述至少一根柔性同轴电缆具有线性形状并且当所述记忆金属导线处于所述非记忆形状状态时，所述至少一根柔性同轴电缆具有收缩的非线性配置。

13.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中所述至少一个天线元件包括至少一个交叉偶极天线元件(135)。

14.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、100')，其中当收起所述天线装置时，所述接地平面和所述天线元件层均折叠。

15.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，其中所述基底表面包括在柔性基板(144)上的印刷导电材料(119)。

16.根据权利要求1所述的AMC天线装置(100、200、100')，进一步包括多个支撑结构(117、192)，各自支撑所述记忆金属导线中的一条与所述基底表面和/或所述导电贴片中的一个之间的机械连接。

17.一种在无人载具(285)上部署人工磁导体(AMC)天线(100、100')的方法(1200)，所述方法包括：

将所述AMC天线存储(S1210)在保持结构(210、199)中，所述AMC天线包括：(i)天线元件层；以及(ii)接地平面，其具有导电基底表面、频率选择表面(FSS)层和将所述导电基底表面电气和机械地耦合到所述FSS层的多条记忆金属导线，当存储所述AMC天线时，所述多条记忆金属导线处于收缩的非记忆形状状态；并且

使用致动器(260、275)从所述保持结构移除(S1230)所述AMC天线以部署所述AMC天线，

其中当环境温度超过阈值时，所述记忆金属导线自动从柔性状态转变为刚性状态，导致所述FSS层在从所述保持结构移除所述AMC天线后与所述基底表面固定地间隔开。

18.根据权利要求17所述的方法(1200)，其中所述无人载具是轨道卫星(285)。

19.根据权利要求17所述的方法(1200)，其中所述保持结构将所述AMC天线保持在盘绕状态，并且所述致动器使所述AMC天线以板状形状从所述保持结构中滚出。

20.根据权利要求19所述的方法(1200)，其中所述AMC天线进一步包括柔性天线馈送，所述柔性天线馈送以盘绕形状存储在所述保持结构内并且在移除所述AMC天线期间展开。