TW202207524A

TW202207524A - 用於經改良調諧範圍之射頻元件設計

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Publication number: TW202207524A
Application number: TW110112238A
Authority: TW
Inventors: 史帝芬霍華德林恩; 卡達斯維洛
Original assignee: 美商凱米塔公司
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-02-16
Also published as: EP4128437A1; US20210313705A1; EP4128437A4; KR20220163395A; CN115699453A; WO2021202962A1; JP2023521048A

Abstract

本發明描述一種天線及其使用方法。在一實施例中，該天線包括一射頻(RF)輻射天線元件陣列，其中各RF輻射天線元件包括：一第一導體堆疊，其含有一或多個金屬層且具有覆蓋該第一導電堆疊之一第一側之一第一組之一或多個導電層；一第二導體堆疊，其與該第一導體堆疊分離，含有一或多個導電層，且具有覆蓋該第二導電堆疊之一第二側之一第二組之一或多個導電層；及液晶(LC)，其在該第一導體堆疊及該第二導體堆疊之各自該第一側與該第二側之間。

Description

用於經改良調諧範圍之射頻元件設計

本發明之實施例係關於無線通信；更特定言之，本發明之實施例係關於具有在電極上使用保護層之基於液晶(LC)之天線元件之天線。

在具有射頻(RF)輻射天線元件之一電子可轉向天線中，一RF元件設計之一關鍵效能參數係可在其內調諧RF元件之諧振之RF頻率範圍。在一實施例中，調諧一天線之一超穎材料之RF元件之諧振頻率藉由根據以下方程式改變RF元件之電容來實現： F

其中f係諧振頻率，L係阻抗，且C係RF元件之電容。改變一RF元件之電容之一方法係使用具有一可調諧電容率之一介電材料。一此介電質係液晶。

使用液晶作為可調諧介電質之一RF元件之調諧範圍由若干因數控制。為使用液晶(LC)作為一可調諧介電質，將LC放置於兩個電極之間且施加一電場以藉此改變LC之電容率。通常，電極/LC/電極調諧結構之部分包含不可調諧之額外介電質。此等額外介電質沈積於電極上且執行(例如)提供LC分子之對準特徵之功能且防止電極材料與LC彼此接觸。此係很重要的，因為LC與RF元件所需之高導電性金屬材料之間可存在反應性。

在電極與LC層之間存在非調諧介電質具有有害效應。一效應係一些驅動電壓在電極與LC之間下降以藉此降低可跨LC施加之有效電壓。另一效應係電極之間的可調諧介電量因電極之間存在不可調諧介電層而減少以藉此減小可調諧電極之間的材料厚度。

優先權本申請案主張名稱為「RF element design for improved tuning range」且2020年4月3日申請之美國臨時申請案第63/005,070號之優先權權利，該案以引用的方式併入本文中。

在以下描述中，闡述諸多細節以提供本發明之一更透徹解釋。然而，熟習技術者將明白，可在無此等具體細節之情況下實踐本發明。在其他例項中，熟知結構及裝置依方塊圖形式而非詳細展示以免混淆本發明。

本發明描述一種具有射頻(RF)輻射天線元件之天線及其使用方法，RF輻射天線元件各具有一經改良調諧範圍。在一實施例中，RF輻射天線元件包括表面散射超穎材料天線元件。下文將更詳細描述此等天線之實例(例如具有基於LC之超穎材料RF輻射天線元件之電子可轉向天線等等)；然而，本文中所描述之技術不限於此天線，而是可用於其他天線中。

在一實施例中，一些不可調諧介電層自天線元件消除且由可保護RF天線元件之高導電性電極金屬之非反應性材料之薄層替換，一個層各覆蓋電極堆疊(例如膜片及貼片導體堆疊)。藉此，改良RF元件之調諧。

圖1繪示一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構。參考圖1，結構包含一貼片導體堆疊101、一膜片導體堆疊102及貼片導體堆疊101與膜片導體堆疊102之間的LC 103。鈍化層105附接至面向LC 103之貼片導體堆疊101及膜片導體堆疊102之側。用於在天線元件之接通及切斷階段期間對準LC之對準層104附接至鈍化層105相鄰於LC 103。

在一實施例中，天線包括一射頻(RF)輻射天線元件陣列。各RF輻射天線元件包含一第一導體堆疊、一第二導體堆疊及導體堆疊之間的LC。與圖1之結構相比，圖2之結構中之各導體堆疊含有覆蓋在結構內面向LC之導電堆疊之側之一或多個導電層。

圖2繪示具有覆蓋有非導電層之貼片及膜片導體堆疊之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。參考圖2，結構包含一貼片導體堆疊201、一膜片導體堆疊202及貼片導體堆疊201與膜片導體堆疊202之間的LC 203。在一實施例中，對準層204附接至貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202且用於給出一起點及一初始順序至LC且用於根據此初始順序對準LC (其後，藉由在天線元件之接通及切斷階段期間施加一電壓來控制LC)。在一實施例中，對準層204覆蓋接觸LC 203之貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202之整個側。

在一實施例中，貼片導體堆疊201包括附接至一貼片基板(例如一玻璃基板、PCB等等)之一或多個貼片金屬層，且膜片導體堆疊202包括附接至一膜片基板(例如一玻璃基板、PCB等等)之一或多個膜片金屬層。在一實施例中，貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202之一或兩者含有用於加熱天線元件之加熱器導線。在一實施例中，貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202之一或兩者含有ITO或其他類似材料。

在一實施例中，貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202之各者含有覆蓋相鄰於且接觸對準層204之一側之一或多個導電保護層。此等導電層保護貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202中之金屬層。在一實施例中，此等導電層保護導體堆疊之金屬層免受歸因於LC之劣化。在一實施例中，此等導電層對LC呈惰性。在一實施例中，此等導電層包括非反應性材料。在一實施例中，非反應性材料包括ITO、鉑、金及一導電有機層之一或多者。在一實施例中，電極之金屬類型影響非反應性材料之選擇。

在一實施例中，添加至貼片導體堆疊201及膜片導體堆疊202之此等導電保護層增大導體堆疊之大小。在一實施例中，貼片導體堆疊201上之一或多個導電層之厚度及膜片導體堆疊202上之一或多個導電層之厚度係分別基於導電層相對於貼片及膜片導體堆疊中之金屬層之導電性。在一實施例中，若導電保護層之導電性高於其保護之導體堆疊中之金屬，則導電保護層之厚度大於其導電性低於其保護之導體堆疊時之厚度。例如，在一實施例中，若導體堆疊中之金屬層係銅，則在保護層之導電性大於銅之導電性時使用一較厚保護層及在保護層之導電性低於銅之導電性時使用一較薄保護層。

如圖2中所展示，作為圖1中結構之部分之鈍化層已被移除且不再需要。因此，在一實施例中，除對準層之外，天線元件之各者之結構在導體堆疊之間無任何非調諧介電質。

圖3繪示具有覆蓋貼片及膜片導體堆疊之各者之一單一非導電保護層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。參考圖3，結構包含一貼片導體堆疊301、膜片導體堆疊302及貼片導體堆疊301與膜片導體堆疊302之間的LC 303。用於在天線元件之接通及切斷階段期間對準LC之對準層304在相鄰於LC 303之側上附接至貼片導體堆疊301及膜片導體堆疊302。保護層310及311分別附接至接觸且相鄰於LC 303之貼片導體堆疊301及膜片導體堆疊302之側。在一實施例中，導電保護層310及311之各者包括一單一導電保護層。

在一實施例中，保護層310及311足夠厚以分別保護導體堆疊301及302之金屬層免受來自LC 303之劣化。在一實施例中，保護層310及311之厚度亦經選擇以確保堆疊301與302之間的間隙大小經適當定大小以實現基於LC之天線元件之操作。亦應注意，保護層310及311可具有不同厚度。

圖4繪示具有覆蓋貼片及膜片導體堆疊之各者之兩個或更多個非導電保護層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。參考圖4，結構包含一貼片導體堆疊401、膜片導體堆疊402及貼片導體堆疊401與膜片導體堆疊402之間的LC 403。用於在天線元件之接通及切斷階段期間對準LC之對準層404在相鄰於LC 403之側上附接至貼片導體堆疊401及膜片導體堆疊402。導電保護層410及411分別附接至接觸且相鄰於LC 403之貼片導體堆疊401及膜片導體堆疊402之側。在一實施例中，導電保護層410及411之各者包括兩個或更多個導電保護層。

在一實施例中，導電保護層410之層可擴散至彼此中以對導體堆疊401提供額外保護。類似地，導電保護層411之層可擴散至彼此中以對導體堆疊402提供額外保護。在一實施例中，保護層410之兩個或更多個組合層及保護層411之兩個或更多個組合層足够厚以分別保護導體堆疊401及402之金屬層免受來自LC 403之劣化，同時確保堆疊401與402之間的間隙大小經適當定大小以實現基於LC之天線元件之操作。在一實施例中，保護層410及411具有不同厚度。

在一實施例中，多個層用於保護層410及411之一或兩者，因為保護層之(若干)最外層未完全或未以所要黏著性黏著至其對應導體堆疊之剩餘部分且另一層(即，保護層之最內層)能够更好地將保護層之(若干)最外層黏著(或更好黏著)至其對應導體堆疊之剩餘部分。

本文中所描述之技術不限於基於貼片及膜片之天線元件。此等技術可應用於其他基於電極之天線元件。圖5繪示具有覆蓋頂部及底部導體堆疊之各者之一或多個導電保護層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。參考圖5，結構包含一頂部電極堆疊501、底部電極堆疊502及頂部電極堆疊501與底部電極堆疊502之間的LC 503。用於在天線元件之接通及切斷階段期間對準LC之對準層504在相鄰於LC 503之側上附接至頂部電極堆疊501及底部電極堆疊502。導電保護層510及511分別附接至接觸且相鄰於LC 503之頂部電極堆疊501及底部電極堆疊502之側。在一實施例中，導電保護層510及511之各者包括一或多個導電保護層。天線實施例之實例

上述技術可與平板天線一起使用。揭示此等平板天線之實施例。平板天線包含一天線孔徑上之一或多個天線元件陣列。在一實施例中，天線元件包括液晶單元。在一實施例中，平板天線係一圓柱形饋電天線，其包含唯一定址及驅動未放置成列及行之天線元件之各者之矩陣驅動電路系統。在一實施例中，元件放置成環。

在一實施例中，具有一或多個天線元件陣列之天線孔徑由耦合在一起之多個分段組成。當耦合在一起時，分段之組合形成天線元件之閉合同心環。在一實施例中，同心環相對於天線饋電同心。天線系統之實例

在一實施例中，平板天線係一超穎材料天線系統之部分。描述用於通信衛星地面站之一超穎材料天線系統之實施例。在一實施例中，天線系統係在一行動平台(例如航空、海上、陸地等等)上操作之一衛星地面站(ES)之一組件或子系統，行動平台使用民用商業衛星通信之Ka頻帶頻率或Ku頻帶頻率操作。應注意，天線系統之實施例亦可用於不在行動平台上之地面站(例如固定或可運輸地面站)中。

在一實施例中，天線系統使用表面散射超穎材料技術來透過單獨天線形成及轉向傳輸及接收波束。

在一實施例中，天線系統由三個功能子系統組成：(1)一波導結構，其由一圓柱形波饋電架構組成；(2)一波散射超穎材料單位單元陣列，其係天線元件之部分；(3)一控制結構，其使用全像原理來命令由超穎材料散射元件形成一可調輻射場(波束)。 天線元件

圖6繪示一圓柱形饋電全像徑向孔徑天線之一實施例之示意圖。參考圖6，天線孔徑具有天線元件603之一或多個陣列601，天線元件603圍繞圓柱形饋電天線之一輸入饋電602放置成同心環。在一實施例中，天線元件603係輻射射頻(RF)能之RF諧振器。在一實施例中，天線元件603包括交錯且分佈於天線孔徑之整個表面上之Rx及Tx兩種膜片。下文將更詳細描述此等天線元件之實例。應注意，本文中所描述之RF諧振器可用於不包含一圓柱形饋電之天線中。

在一實施例中，天線包含用於經由輸入饋電602提供一圓柱形波饋電之一同軸饋電。在一實施例中，圓柱形波饋電架構自一中心點使用依一圓柱形方式自饋電點向外傳播之一激發來饋電給天線。即，一圓柱形饋電天線產生一向外行進同心饋電波。即使如此，圍繞圓柱形饋電之圓柱形饋電天線之形狀可為圓形、正方形或任何形狀。在另一實施例中，一圓柱形饋電天線產生一向內行進饋電波。在此一情況中，饋電波最自然地來自一圓形結構。

在一實施例中，天線元件603包括膜片且圖6之孔徑天線用於產生藉由使用來自一圓柱形饋電波之激發所塑形之一主波束用於透過可調諧液晶(LC)材料輻射膜片。在一實施例中，天線可經激發以依所要掃描角輻射一水平或垂直極化電場。

在一實施例中，天線元件包括一貼片天線群組。此貼片天線群組包括一散射超穎材料元件陣列。在一實施例中，天線系統中之各散射元件係由一下導體、一介電基板及一上導體組成之一單位單元之部分，上導體嵌入蝕刻入上導體或沈積至上導體上之一互補電感-電容諧振器(「互補電LC」或「CELC」)。熟習技術者應暸解，CELC之背景中之LC係指電感-電容，而非液晶。

在一實施例中，一液晶(LC)圍繞散射元件安置於間隙中。此LC由上述直接驅動實施例驅動。在一實施例中，液晶囊封於各單位單元中且分離與一槽孔相關聯之下導體與其貼片相關聯之一上導體。液晶具有依據包括液晶之分子之定向而變化之一電容率，且分子之定向(且因此電容率)可藉由調整跨液晶之偏壓電壓來控制。使用此性質，在一實施例中，液晶整合用於將能量自導波傳輸至CELC之一接通/切斷開關。當接通時，CELC發射一電磁波，如一電小雙極天線。應注意，此處教示不限於具有依相對於能量傳輸之二元方式操作之一液晶。

在一實施例中，此天線系統之饋電幾何形狀允許天線元件與波饋電中之波之向量定位成四十五度(45°)角。應注意，可使用其他位置(例如依40°角)。元件之此位置能够控制由元件接收或自元件傳輸/輻射之自由空間波。在一實施例中，天線元件依小於天線之操作頻率之一自由空間波長之一元件間間隔配置。例如，若每波長具有四個散射元件，則30 GHz傳輸天線中之元件將為約2.5 mm (即，30 GHz之10 mm自由空間波長之1/4)。

在一實施例中，兩組元件在被控制到相同調諧狀態時彼此垂直且同時具有相等振幅激發。使其等相對於饋電波激發旋轉+/-45度同時達成兩個所要特徵。使一組旋轉0度且使另一組旋轉90度將達成垂直目標，但無法達成相等振幅激發目標。應注意，0度及90度可用於在自兩側饋電給一單一結構中之天線元件陣列時達成隔離。

來自各單位單元之輻射功率量藉由使用一控制器將一電壓施加於貼片(跨LC通道之電位)來控制。各貼片之跡線用於將電壓提供至貼片天線。電壓用於調諧或解調諧電容且因此調諧或解調諧個別元件之諧振頻率以實現波束形成。所需電壓取決於所使用之液晶混合物。液晶混合物之電壓調諧特性主要由一臨限電壓描述，在臨限電壓處，液晶開始受電壓及飽和電壓影響；在高於臨限電壓時，電壓之一增大不引起液晶之主調諧。不同液晶混合物之此等兩個特性參數可改變。

在一實施例中，如上文所討論，一矩陣驅動用於將電壓施加於貼片以與所有其他單元分開驅動各單元且各單元不具有一單獨連接(直接驅動)。由於元件之高密度，矩陣驅動係個別定址各單元之一高效方式。

在一實施例中，用於天線系統之控制結構具有2個主要組件：用於天線系統之包含驅動電子器件之天線陣列控制器在波散射結構下方，而矩陣驅動切換陣列依不干涉輻射之一方式散佈於整個輻射RF陣列中。在一實施例中，用於天線系統之驅動電子器件包括用於商用電視設備中之商用現成LCD控制，其藉由調整至各散射元件之一AC偏壓信號之振幅或工作循環來調整該元件之偏壓電壓。

在一實施例中，天線陣列控制器亦含有執行軟體之一微處理器。控制結構亦可併入感測器(例如GPS接收器、3軸羅盤、3軸加速度計、3軸陀螺儀、3軸磁力計等等)以將位置及定向資訊提供至處理器。位置及定向資訊可由地面站中之其他系統提供至處理器及/或可不是天線系統之部分。

更明確言之，天線陣列控制器控制切斷哪些元件及接通哪些元件及在操作頻率處於哪個相位及振幅位準。元件藉由電壓施加來選擇性解調諧用於頻率操作。

針對傳輸，一控制器將一電壓信號陣列供應至RF貼片以產生一調變或控制模式。控制模式引起元件變成不同狀態。在一實施例中，使用多狀態控制，其中將各種元件接通及切斷至不同位準以進一步接近一正弦控制模式，而非一方波(即，一正弦灰度調變模式)。在一實施例中，一些元件比其他元件輻射更强，而非一些元件輻射且一些不輻射。可變輻射藉由施加特定電壓位準來達成，其將液晶電容率調整至不同量以藉此可變地解調諧元件且引起一些元件比其他元件輻射更多。

由超穎材料元件陣列產生一聚焦波束可由相長及相消干涉現象解釋。若個別電磁波在其等在自由空間中相遇時具有相同相位，則其等相加(相長干涉)，及若波在其等在自由空間中相遇時相位相反，其等彼此抵消(相消干涉)。若一開槽天線中之槽孔經定位使得各連續槽孔定位於不同於導波之激發點之一距離處，則來自該元件之散射波將具有不同於先前槽孔之散射波之一相位。若槽孔間隔開一導波長之1/4，則各槽孔將散射自先前槽孔延遲1/4相位之一波。

使用陣列，可產生之相長及相消干涉之圖案數目可經增加使得波束理論上可使用全像原理自天線陣列之視軸指向任何方向正或負九十度(90°)。因此，藉由控制接通或切斷哪些超穎材料單位單元(即，藉由改變接通哪些單元及切斷哪些單元之模式)，可產生相長及相消干涉之一不同圖案，且天線可改變主波束之方向。接通及切斷單位單元所需之時間指示波束自一位置切換至另一位置之速度。

在一實施例中，天線系統產生用於上行鏈路天線之一可轉向波束及用於下行鏈路天線之一可轉向波束。在一實施例中，天線系統使用超穎材料技術來接收波束且解碼來自衛星之信號且形成導向衛星之傳輸波束。在一實施例中，天線系統係類比系統，與採用數位信號處理來電形成及轉向波束之天線系統(諸如相控陣列天線)相比。在一實施例中，天線系統被視為呈平面且相對低輪廓之一「表面」天線，尤其當與習知衛星碟形接收器比較時。

圖7繪示包含一接地平面及一可重組態諧振器層之一列天線元件之一透視圖。可重組態諧振器層1230包含可調諧槽孔1210之一陣列。可調諧槽孔1210之陣列可經組態以使天線指向一所要方向。可調諧槽孔之各者可藉由變動跨液晶之一電壓來調諧/調整。

控制模組1280耦合至可重組態諧振器層1230以藉由變動跨圖8A中之液晶之電壓來調變可調諧槽孔1210之陣列。控制模組1280可包含一場可程式化閘陣列(「FPGA」)、一微處理器、一控制器、單晶片系統(SoC)或其他處理邏輯。在一實施例中，控制模組1280包含驅動可調諧槽孔1210之陣列之邏輯電路系統(例如多工器)。在一實施例中，控制模組1280接收包含將一全像繞射圖案驅動至可調諧槽孔1210之陣列上之規範之資料。全像繞射圖案可回應於天線與一衛星之間的一空間關係而產生，使得全像繞射圖案使下行鏈路波束(及上行鏈路波束，若天線系統執行傳輸)轉向適當方向用於通信。儘管各圖中未繪製，但類似於控制模組1280之一控制模組可驅動本發明之圖中所描述之可調諧槽孔之各陣列。

射頻(「RF」)全像亦可使用類比技術，其中可在一RF參考波束遇到一RF全像繞射圖案時產生一所要RF波束。就衛星通信而言，參考波束呈一饋電波之形式，諸如饋電波1205 (在一些實施例中約20 GHz)。為將一饋電波變換為一輻射波束(用於傳輸或接收目的)，在所要RF波束(物件波束)與饋電波(參考波束)之間計算一干涉圖案。將干涉圖案驅動至可調諧槽孔1210之陣列上作為一繞射圖案，使得饋電波「轉向」至所要RF波束(具有所要形狀及方向)中。換言之，遇到全像繞射圖案之饋電波「重建」物件波束，其根據通信系統之設計要求形成。全像繞射圖案含有各元件之激發且由

計算，其中

作為波導中之波方程式且

作為出射波上之波方程式。

圖8A繪示一可調諧諧振器/槽孔1210之一實施例。可調諧槽孔1210包含一膜片/槽孔1212、一輻射貼片1211及安置於膜片1212與貼片1211之間的液晶1213。在一實施例中，輻射貼片1211與膜片1212共置。

圖8B繪示一實體天線孔徑之一實施例之一橫截面圖。天線孔徑包含接地平面1245及包含於可重組態諧振器層1230中之膜片層1232內之一金屬層1236。在一實施例中，圖8B之天線孔徑包含圖8A之複數個可調諧諧振器/槽孔1210。膜片/槽孔1212由金屬層1236中之開口界定。一饋電波(諸如圖8A之饋電波1205)可具有與衛星通信通道相容之一微波頻率。饋電波在接地平面1245與諧振器層1230之間傳播。

可重組態諧振器層1230亦包含墊片層1233及貼片層1231。墊片層1233安置於貼片層1231與膜片層1232之間。應注意，在一實施例中，一間隔件可替換墊片層1233。在一實施例中，膜片層1232係包含一銅層作為金屬層1236之一印刷電路板(「PCB」)。在一實施例中，膜片層1232係玻璃。膜片層1232可為其他類型之基板。

開口可蝕刻入銅層以形成槽孔1212。在一實施例中，膜片層1232由一導電接合層導電地耦合至圖8B中之另一結構(例如一波導)。應注意，在一實施例中，膜片層並非由一導電接合層導電地耦合，而是與一非導電接合層界接。

貼片層1231亦可為包含金屬作為輻射貼片1211之一PCB。在一實施例中，墊片層1233包含提供一機械支座以界定金屬層1236與貼片1211之間的尺寸之間隔件1239。在一實施例中，間隔件係75微米，但可使用其他大小(例如3 mm至200 mm)。如上文所提及，在一實施例中，圖8B之天線孔徑包含多個可調諧諧振器/槽孔，諸如可調諧諧振器/槽孔1210包含圖8A之貼片1211、液晶1213及膜片1212。用於液晶1213A之室由間隔件1239、膜片層1232及金屬層1236界定。當室填充有液晶時，貼片層1231可層積至間隔件1239上以在諧振器層1230內密封液晶。

貼片層1231與膜片層1232之間的一電壓可經調變以調諧貼片與槽孔(例如可調諧諧振器/槽孔1210)之間的一間隙中之液晶。調整跨液晶1213之電壓變動一槽孔(例如可調諧諧振器/槽孔1210)之電容。因此，一槽孔(例如可調諧諧振器/槽孔1210)之電抗可藉由改變電容來變動。槽孔1210之諧振頻率亦根據方程式

來改變，其中f係槽孔1210之諧振頻率且L及C分別為槽孔1210之電感及電容。槽孔1210之諧振頻率影響自傳播通過波導之饋電波1205輻射之能量。作為一實例，若饋電波1205係20 GHz，則一槽孔1210之諧振頻率可(藉由變動電容)調整為17 GHz，使得槽孔1210實質上不耦合來自饋電波1205之能量。或者，一槽孔1210之諧振頻率可調整為20 GHz，使得槽孔1210耦合來自饋電波1205之能量且將該能量輻射至自由空間中。儘管給定實例係二元的(完全輻射或根本不輻射)，但電抗及因此槽孔1210之諧振頻率之全灰度控制可在一多值範圍內變動電壓。因此，自各槽孔1210輻射之能量可經精細控制使得詳細全像繞射圖案可由可調諧槽孔陣列形成。

在一實施例中，一列中之可調諧槽孔彼此間隔λ/5。可使用其他間隔。在一實施例中，一列中之各可調諧槽孔與一相鄰列中之最近可調諧槽孔間隔λ/2，因此，不同列中之共同定向之可調諧槽孔間隔λ/4，但其他間隔(例如λ/5、λ/6.3)係可能的。在另一實施例中，一列中之各可調諧槽孔與一相鄰列中之最近可調諧槽孔間隔λ/3。

實施例使用可重組態超穎材料技術，諸如2014年11月21日申請之名稱為「Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna」之美國專利申請案第14/550,178號及2015年1月30日申請之名稱為「Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna」之美國專利申請案第14/610,502號中所描述。

圖9A至圖9D繪示用於產生開槽陣列之不同層之一實施例。天線陣列包含定位成環(諸如圖6中所展示之實例環)之天線元件。應注意，在此實例中，天線陣列具有用於兩個不同類型之頻帶之兩個不同類型之天線元件。

圖9A繪示具有對應於槽孔之位置之第一膜片板層之一部分。參考圖9A，圓形係膜片基板之底側中之鍍金屬中之開口區域/槽孔，且用於控制元件至饋電(饋電波)之耦合。應注意，此層係一選用層且不用於所有設計中。圖9B繪示含有槽孔之第二膜片板層之一部分。圖9C繪示第二膜片板層之一部分上之貼片。圖9D繪示開槽陣列之一部分之一俯視圖。

圖10繪示一圓柱形饋電天線結構之一實施例之一側視圖。天線使用一雙層饋電結構(即，一饋電結構之兩個層)產生一向內行進波。在一實施例中，天線包含一圓形外形，但此並非必需。即，可使用非圓形向內行進結構。在一實施例中，圖10中之天線結構包含一同軸饋電，諸如(例如) 2014年11月21日申請之名稱為「Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna」之美國公開案第2015/0236412號中所描述。

參考圖10，一同軸接針1601用於激發天線之下層級上之場。在一實施例中，同軸接針1601係易於取得之一50 Ω同軸接針。同軸接針1601耦合(例如栓接)至作為導電接地平面1602之天線結構之底部。

作為一內部導體之間隙導體1603與導電接地平面1602分離。在一實施例中，導電接地平面1602及間隙導體1603彼此平行。在一實施例中，接地平面1602與間隙導體1603之間的距離係0.1"至0.15"。在另一實施例中，此距離可為λ/2，其中λ係操作頻率處之行進波之波長。

接地平面1602經由一間隔件1604與間隙導體1603分離。在一實施例中，間隔件1604係一發泡體或空氣狀間隔件。在一實施例中，間隔件1604包括一塑膠間隔件。

介電層1605在間隙導體1603之頂部上。在一實施例中，介電層1605係塑膠。介電層1605之用途係相對於自由空間速度來減慢行進波。在一實施例中，介電層1605使行進波相對於自由空間減慢30%。在一實施例中，適合於波束形成之折射率之範圍係1.2至1.8，其中根據界定，自由空間具有等於1之一折射率。其他介電間隔件材料(諸如(例如)塑膠)可用於達成此效應。應注意，可使用除塑膠之外的材料，只要其達成所要波減速效應。替代地，具有分佈式結構之一材料可用作介電質1605，諸如(例如)可經機械加工或微影界定之週期性次波長金屬結構。

一RF陣列1606在介電質1605之頂部上。在一實施例中，間隙導體1603與RF陣列1606之間的距離係0.1"至0.15"。在另一實施例中，此距離可為

，其中

係設計頻率處之介質中之有效波長。

天線包含側1607及1608。側1607及1608經成角度以引起來自同軸接針1601之一行進波饋電自間隙導體1603下方之區域(間隔層)經由反射傳播至間隙導體1603上方之區域(介電層)。在一實施例中，側1607及1608之角度係45°角。在一替代實施例中，側1607及1608可使用一連續半徑替換以達成反射。儘管圖10展示具有45度角之成角度側，但可使用實現信號自下層級饋電傳輸至上層級饋電之其他角度。即，鑑於下層級饋電中之有效波長一般將不同於上層級饋電中之有效波長，與理想45°角之一些偏差可用於輔助自下層饋電層級傳輸至上層饋電層級。例如，在另一實施例中，45°角使用一單一階梯替換。天線一端上之階梯圍繞介電層、間隙導體及間隔層。相同兩個階梯在此等層之另一端處。

在操作中，當一饋電波自同軸接針1601饋入時，波在接地平面1602與間隙導體1603之間的區域中自同軸接針1601向外同心定向行進。同心出射波由側1607及1608反射且在間隙導體1603與RF陣列1606之間的區域中向內行進。來自圓形周邊之邊緣之反射引起波保持同相(即，其係一同相反射)。行進波由介電層1605減慢。此時，行進波開始與RF陣列1606中之元件互相作用且使用該等元件激發以獲得所要散射。

為終止行進波，一終端1609包含於天線中之天線之幾何中心處。在一實施例中，終端1609包括一接針終端(例如一50 Ω接針)。在另一實施例中，終端1609包括終止未使用能量以防止未使用能量透過天線之饋電結構反射回之一RF吸收器。此等可用於RF陣列1606之頂部處。

圖11繪示具有一出射波之天線系統之另一實施例。參考圖11，兩個接地平面1610及1611實質上彼此平行，其中一介電層1612 (例如一塑膠層等等)在接地平面之間。RF吸收器1619 (例如電阻器)將兩個接地平面1610及1611耦合在一起。一同軸接針1615 (例如50 Ω)饋電給天線。一RF陣列1616在介電層1612及接地平面1611之頂部上。

在操作中，一饋電波透過同軸接針1615饋電且同心向外行進且與RF陣列1616之元件相互作用。

圖10及圖11之兩個天線中之圓柱形饋電改良天線之服務角。不是正或負四十五度方位角(±45° Az)及正或負二十五度仰角(±25° El)之一服務角，而是在一實施例中，天線系統具有在所有方向上自視軸七十五度(75°)之一服務角。如同由諸多個別輻射器組成之任何波束形成天線，總天線增益取決於組成元件之增益，組成元件本身係角度相依的。當使用共同輻射元件時，總天線增益通常隨著波束進一步偏離視軸指向而減小。在偏離視軸75度處，預期增益顯著降低約6 dB。

具有一圓柱形饋電之天線之實施例解決一或多個問題。此等包含：比使用一公司分頻器網路饋電之天線顯著簡化饋電結構且因此減少總所需天線及天線饋電體積；藉由使用較粗略控制維持高波束效能(一直延伸至簡單二元控制)來降低對製造及控制誤差之敏感度；給出比直線饋電更有利之一旁瓣圖案，因為圓柱形定向饋電波在遠場中導致空間上相異旁瓣；及允許極化係動態的(包含允許左旋圓形、右旋圓形及線性極化)，同時無需一極化器。 波散射元件陣列

圖10之RF陣列1606及圖11之RF陣列1616包含一波散射子系統，其包含充當輻射器之貼片天線(即，散射體)之一群組。此貼片天線群組包括一散射超穎材料元件陣列。

在一實施例中，天線系統中之各散射元件係由一下導體、一介電基板及一上導體組成之一單位單元之部分，上導體嵌入蝕刻入上導體或沈積至上導體上之一互補電感-電容諧振器(「互補電LC」或「CELC」)。

在一實施例中，一液晶(LC)圍繞散射元件注入間隙中。液晶囊封於各單位單元中且分離與一槽孔相關聯之下導體與其貼片相關聯之一上導體。液晶具有依據包括液晶之分子之定向而變化之一電容率，且分子之定向(及因此電容率)可藉由調整跨液晶之偏壓電壓來控制。使用此性質，液晶充當用於將能量自導波傳輸至CELC之一接通/切斷開關。當接通時，CELC發射一電磁波，如一電小雙極天線。

控制LC之厚度提高波束切換速度。上導體與下導體之間的間隙(液晶之厚度)減小百分之五十(50%)導致速度提高四倍。在另一實施例中，液晶之厚度導致約十四毫秒(14 ms)之一波束切換速度。在一實施例中，LC依本技術中熟知之一方式摻雜以改良回應性，使得可滿足七毫秒(7 ms)要求。

CELC元件對平行於CELC元件之平面且垂直於CELC間隙補體施加之一磁場作出回應。當將一電壓施加於超穎材料散射單位單元中之液晶時，導波之磁場分量誘發CELC之一磁激發，其繼而產生相同於導波之頻率之一電磁波。

由一單一CELC產生之電磁波之相位可由導波之向量上之CELC之位置選擇。各單元產生與平行於CELC之導波同相之一波。因為CELC小於波長，所以當導波在CELC下方通過時，輸出波具有相同於導波之相位之相位。

在一實施例中，此天線系統之圓柱形饋電幾何形狀允許CELC元件與波饋電中之波之向量定位成四十五度(45°)角。元件之此位置能够控制自元件產生或由元件接收之自由空間波之極化。在一實施例中，CELC依小於天線之操作頻率之一自由空間波長之一元件間間隔配置。例如，若每波長具有四個散射元件，則30 GHz傳輸天線中之元件將為約2.5 mm (即，30 GHz之10 mm自由空間波長之1/4)。

在一實施例中，CELC使用貼片天線實施，貼片天線包含與兩者之間的液晶共置於一槽孔上之一貼片。在此方面，超穎材料天線充當一開槽(散射)波導。使用一開槽波導，輸出波之相位取決於槽孔相對於導波之位置。 單元放置

在一實施例中，天線元件依允許一系統矩陣驅動電路之一方式放置於圓柱形饋電天線孔徑上。單元之放置包含用於矩陣驅動之電晶體之放置。圖12繪示相對於天線元件放置矩陣驅動電路系統之一實施例。參考圖12，列控制器1701分別經由列選擇信號Row1及Row2耦合至電晶體1711及1712，且行控制器1702經由行選擇信號Column1耦合至電晶體1711及1712。電晶體1711亦經由至貼片之連接1731來耦合至天線元件1721，而電晶體1712經由至貼片之連接1732來耦合至天線元件1722。

在具有放置成一非規則柵格之單位單元之圓柱形饋電天線上實現矩陣驅動電路系統之一初始方法中，執行兩個步驟。在第一步驟中，將單元放置於同心環上且將單元之各者連接至一電晶體，電晶體放置於單元旁邊且充當單獨驅動各單元之一開關。在第二步驟中，構建矩陣驅動電路系統以在陣驅動方法需要時連接每個電晶體與一唯一位址。因為矩陣驅動電路由列及行跡線(類似於LCD)構建但單元放置於環上，所以無系統方式來將一唯一位址分配給各電晶體。此映射問題導致覆蓋所有電晶體之非常複雜電路系統且導致完成佈線之實體跡線數目顯著增加。由於單元之高密度，該等跡線歸因於耦合效應而干擾天線之RF效能。此外，歸因於跡線之複雜性及高堆積密度，跡線之佈線無法由市售佈局工具完成。

在一實施例中，在放置單元及電晶體之前預界定矩陣驅動電路系統。此確保驅動所有單元所需之最少跡線數目，各單元具有一唯一位址。此策略降低驅動電路系統之複雜性且簡化佈線，其隨後改良天線之RF效能。

更明確言之，在一方法中，在第一步驟中，將單元放置於由描述各單元之唯一位址之列及行組成之一規則矩形柵格上。在第二步驟中，將單元分組且將其變換為同心圓，同時維持其位址及至列及行之連接，如第一步驟中所界定。此變換之一目標不僅為將單元放置於環上，且亦在整個孔徑上使單元之間的距離及環之間的距離保持恆定。為實現此目標，存在將單元分組之若干方式。

在一實施例中，一TFT封裝用於實現矩陣驅動中之放置及唯一定址。圖13繪示一TFT封裝之一實施例。參考圖13，展示具有輸入及輸出埠之一TFT及保持電容器1803。兩個輸入埠連接至跡線1801且兩個輸出埠連接至跡線1802以使用列及行將TFT連接在一起。在一實施例中，列及行跡線依90°角交叉以減少及可能最小化列與行跡線之間的耦合。在一實施例中，列及行跡線在不同層上。 一全雙工通信系統之一實例

在另一實施例中，組合天線孔徑用於一全雙工通信系統中。圖14係同時具有傳輸及接收路徑之一通信系統之另一實施例之一方塊圖。儘管僅展示一個傳輸路徑及一個接收路徑，但通信系統可包含一個以上傳輸路徑及/或一個以上接收路徑。

參考圖14，天線1401包含可獨立操作以如上文所描述般依不同頻率同時傳輸及接收之兩個空間交錯天線陣列。在一實施例中，天線1401耦合至雙工器1445。耦合可藉由一或多個饋電網路。在一實施例中，就一徑向饋電天線而言，雙工器1445組合兩個信號，且天線1401與雙工器1445之間的連接係可載送兩個頻率之一單一寬頻饋電網路。

雙工器1445耦合至一低雜訊阻斷轉換器(LNB) 1427，LNB 1427依本技術中熟知之一方式執行一雜訊濾波功能及一降頻轉換及放大功能。在一實施例中，LNB 1427在一室外單元(ODU)中。在另一實施例中，LNB 1427整合至天線設備中。LNB 1427耦合至一數據機1460，數據機1460耦合至運算系統1440 (例如一電腦系統、數據機等等)。

數據機1460包含一類比轉數位轉換器(ADC) 1422，其耦合至LNB 1427以將自雙工器1445輸出之接收信號轉換為數位格式。一旦轉換為數位格式，則信號由解調變器1423解調變且由解碼器1424解碼以獲得接收波上之編碼資料。接著，將解碼資料發送至控制器1425，控制器1425將其發送至運算系統1440。

數據機1460亦包含一編碼器1430，其編碼自運算系統1440傳輸之資料。編碼資料由調變器1431調變且接著由數位轉類比轉換器(DAC) 1432轉換為類比。接著，類比信號由一BUC (升頻轉換及高通放大器) 1433濾波且提供至雙工器1445之一埠。在一實施例中，BUC 1433在一室外單元(ODU)中。

依本技術中熟知之一方式操作之雙工器1445將傳輸信號提供至天線1401用於傳輸。

控制器1450控制天線1401，其包含單一組合實體孔徑上之兩個天線元件陣列。

通信系統將經修改以包含上述組合器/仲裁器。在此一情況中，組合器/仲裁器在數據機之後，但在BUC及LNB之前。

應注意，圖14中所展示之全雙工通信系統具有若干應用，其包含(但不限於)網際網路通信、車輛通信(包含軟體更新)等等。

本文中描述數個實例實施例。

實例1係一種天線，其包括一射頻(RF)輻射天線元件陣列，其中各RF輻射天線元件包括：一第一導體堆疊，其含有一或多個金屬層且具有覆蓋該第一導電堆疊之一第一側之一第一組之一或多個導電層；一第二導體堆疊，其與該第一導體堆疊分離，含有一或多個導電層，且具有覆蓋該第二導電堆疊之一第二側之一第二組之一或多個導電層；及液晶(LC)，其在該第一導體堆疊及該第二導體堆疊之各自該第一側與該第二側之間。

實例2係實例1之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層保護該一或多個金屬層免受歸因於該LC之劣化。

實例3係實例2之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層對該LC呈惰性。

實例4係實例2之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層包括對該LC無反應之材料。

實例5係實例4之天線，其可視情況包含：該非反應性材料包括ITO、鉑、金及一導電有機層之一或多者。

實例6係實例1之天線，其可視情況包含：該第一組之一或多個導電層及該第二組之一或多個導電層之厚度分別係基於該第一組及該第二組相對於該第一導體堆疊及該第二導體堆疊中之金屬層之導電性，其中若該第一組及該第二組之至少一組之導電性高於其各自導體堆疊中之一金屬層，則該至少一組之厚度大於該至少一組之導電性低於其各自導體堆疊中之一金屬層時之厚度。

實例7係實例1之天線，其可視情況包含附接至該第一組導電層相鄰於該LC之一第一對準層及附接至該第二組導電層相鄰於該LC之一第二對準層。

實例8係實例7之天線，其可視情況包含：除該第一對準層及該第二對準層之外，該等天線元件之各者在該第一導體堆疊與該第二導體堆疊之間無任何非調諧介電質。

實例9係實例1之天線，其可視情況包含：該第一導體堆疊包括具有一貼片之一貼片導體堆疊，且該第二導體堆疊包括具有一膜片之一膜片導體堆疊。

實例10係實例1之天線，其可視情況包含：該貼片導體堆疊包括附接至一貼片基板之一或多個貼片金屬層，且該膜片導體堆疊包括附接至一膜片基板之一或多個膜片金屬層。

實例11係實例1之天線，其可視情況包含：該等RF輻射天線元件包括表面散射超穎材料天線元件。

實例12係一種天線，其包括一射頻(RF)輻射天線元件陣列，其中各RF輻射天線元件包括：一貼片導體堆疊，其含有一或多個金屬層；一第一組之一或多個導電層，其覆蓋該第一導電堆疊之一第一側；一膜片導體堆疊，其與該貼片導體堆疊分離；一第二組之一或多個導電層，其覆蓋該膜片導電堆疊之一第二側；液晶(LC)，其在該第一組之一或多個導電層與該第二組之一或多個導電層之間；及一第一對準層及一第二對準層，該第一對準層附接至該第一組之一或多個導電層相鄰於該LC，該第二對準層附接至該第二組之一或多個導電層相鄰於該LC。

實例13係實例12之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層保護該一或多個金屬層免受歸因於該LC之劣化。

實例14係實例13之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層對該LC呈惰性。

實例15係實例13之天線，其可視情況包含：該第一組導電層及該第二組導電層包括對該LC無反應之材料。

實例16係實例15之天線，其可視情況包含：該非反應性材料包括ITO、鉑、金及一導電有機層之一或多者。

實例17係實例12之天線，其可視情況包含：該第一組之一或多個導電層及該第二組之一或多個導電層之厚度分別係基於該第一組及該第二組相對於該第一導體堆疊及該第二導體堆疊中之金屬層之導電性，其中若該第一組及該第二組之至少一組之導電性高於其各自導體堆疊中之一金屬層，則該至少一組之厚度大於該至少一組之導電性低於其各自導體堆疊中之一金屬層時之厚度。

實例18係實例12之天線，其可視情況包含：除該第一對準層及該第二對準層之外，該等天線元件之各者在該第一導體堆疊與該第二導體堆疊之間無任何非調諧介電質。

實例19係實例12之天線，其可視情況包含：該貼片導體堆疊包括附接至一貼片基板之一或多個貼片金屬層，且該膜片導體堆疊包括附接至一膜片基板之一或多個膜片金屬層。

實例20係實例12之天線，其可視情況包含：該等RF輻射天線元件包括表面散射超穎材料天線元件。

根據對一電腦記憶體內之資料位元之操作之演算法及符號表示來呈現以上詳細描述之一些部分。此等演算法描述及表示係資料處理領域之熟習技術者用於向其他熟習技術者最有效傳達其工作實質之方式。一演算法在此一般被視為導致一所要結果之一自洽步驟序列。步驟係需要對物理調處物理量之步驟。通常(但非必需)，此等量採取能够被儲存、傳送、組合、比較及否則調處之電或磁信號之形式。事實證明，主要由於常用，將此等信號指稱位元、值、元件、符號、字元、項、數值或其類似者有時係方便的。

然而，應記住，所有此等及類似術語將與適當物理量相關聯且僅為應用於此等量之方便標籤。除非另有明確說明(如自以下討論明白)，否則應暸解，在整個描述中，利用諸如「處理」或「運算」或「計算」或「判定」或「顯示」或其類似者之術語之討論係指一電腦系統或類似電子運算裝置之動作及程序，其將在電腦系統之暫存器及記憶體內表示為物理(電子)量之資料調處及變換為在電腦系統記憶體或暫存器或其他此資訊儲存、傳輸或顯示裝置內類似地表示為物理量之其他資料。

本發明亦係關於用於執行本文中之操作之設備。此設備可根據所需目的來特別建構，或其可包括由儲存於電腦中之一電腦程式選擇性啟動或重組態之一通用電腦。此一電腦程式可儲存於一電腦可讀儲存媒體中，諸如(但不限於)任何類型之磁碟(包含軟碟、光碟、CD-ROM及磁光碟)、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或適合於儲存電子指令之任何類型之媒體，且各耦合至一電腦系統匯流排。

本文中所呈現之演算法及顯示與任何特定電腦或其他設備無內在關係。各種通用系統可根據本文中之教示與程式一起使用，或可證明建構更專用設備來執行所需方法步驟係方便的。各種此等系統所需之結構將出現於以下描述中。另外，不參考任何特定程式設計語言來描述本發明。應瞭解，各種程式設計語言可用於實施本文中所描述之本發明之教示。

一機器可讀媒體包含用於依一機器(例如一電腦)可讀之一形式儲存或傳輸資訊之任何機構。例如，一機器可讀媒體包含唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等等。

儘管一般技術者將在閱讀以上描述之後無疑地明白本發明之諸多更改及修改，但應瞭解，依繪示方式展示及描述之任何特定實施例決不意欲被視為限制。因此，參考各種實施例之細節不意欲限制申請專利範圍之範疇，申請專利範圍本身僅敘述被視為對本發明至關重要之特徵。

101:貼片導體堆疊 102:膜片導體堆疊 103:液晶(LC) 104:對準層 105:鈍化層 201:貼片導體堆疊 202:膜片導體堆疊 203:LC 204:對準層 301:貼片導體堆疊 302:膜片導體堆疊 303:LC 304:對準層 310:導電保護層 311:導電保護層 401:貼片導體堆疊 402:膜片導體堆疊 403:LC 404:對準層 410:導電保護層 411:導電保護層 501:頂部電極堆疊 502:底部電極堆疊 503:LC 504:對準層 510:導電保護層 511:導電保護層 601:陣列 602:輸入饋電 603:天線元件 1205:饋電波 1210:可調諧諧振器/槽孔 1211:貼片 1212:膜片/槽孔 1213:液晶 1213A:液晶 1230:可重組態諧振器層 1231:貼片層 1232:膜片層 1233:墊片層 1236:金屬層 1239:間隔件 1245:接地平面 1280:控制模組 1401:天線 1422:類比轉數位轉換器(ADC) 1423:解調變器 1424:解碼器 1425:控制器 1427:低雜訊阻斷轉換器(LNB) 1430:編碼器 1431:調變器 1432:數位轉類比轉換器(DAC) 1433:升頻轉換及高通放大器(BUC) 1440:運算系統 1445:雙工器 1450:控制器 1460:數據機 1601:同軸接針 1602:接地平面 1603:間隙導體 1604:間隔件 1605:介電質/介電層 1606:RF陣列 1607:側 1608:側 1609:終端 1610:接地平面 1611:接地平面 1612:介電層 1615:同軸接針 1616:RF陣列 1619:RF吸收器 1701:列控制器 1702:行控制器 1711:電晶體 1712:電晶體 1721:天線元件 1722:天線元件 1731:至貼片之連接 1732:至貼片之連接 1801:跡線 1802:跡線 1803:TFT及保持電容器 Column1:行選擇信號 Row1:列選擇信號 Row2:列選擇信號

可藉由參考結合附圖之以下描述來最佳理解所描述之實施例及其優點。此等圖式決不限制熟習技術者可在不背離所描述之實施例之精神及範疇之情況下在形式及細節上對所描述之實施例作出之任何改變。圖1繪示一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構。圖2繪示具有覆蓋有非導電層之貼片及膜片導體堆疊之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。圖3繪示具有覆蓋貼片及膜片導體堆疊之各者之一單一非導電層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。圖4繪示具有覆蓋貼片及膜片導體堆疊之各者之兩個或更多個非導電層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。圖5繪示具有覆蓋頂部及底部導體堆疊之各者之一或多個非導電層之一基於液晶(LC)之超穎材料天線元件之一結構之一實施例。圖6繪示具有圍繞圓柱形饋電天線之一輸入饋電放置成同心環之一或多個天線元件陣列之一孔徑。圖7繪示包含一接地平面及一可重組態諧振器層之一列天線元件之一透視圖。圖8A繪示一可調諧諧振器/槽孔之一實施例。圖8B繪示一實體天線孔徑之一實施例之一橫截面圖。圖9A繪示具有對應於槽孔之位置之第一膜片板層之一部分。圖9B繪示含有槽孔之第二膜片板層之一部分。圖9C繪示第二膜片板層之一部分上之貼片。圖9D繪示開槽陣列之一部分之一俯視圖。圖10繪示一圓柱形饋電天線結構之一實施例之一側視圖。圖11繪示具有一出射波之天線系統之另一實施例。圖12繪示相對於天線元件放置矩陣驅動電路系統之一實施例。圖13繪示一TFT封裝之一實施例。圖14係同時具有傳輸及接收路徑之一通信系統之另一實施例之一方塊圖。

101:貼片導體堆疊

102:膜片導體堆疊

103:液晶(LC)

104:對準層

105:鈍化層

Claims

一種天線，其包括：一射頻(RF)輻射天線元件陣列，其中各RF輻射天線元件包括一第一導體堆疊，其含有一或多個金屬層且具有覆蓋該第一導電堆疊之一第一側之一第一組之一或多個導電層；一第二導體堆疊，其與該第一導體堆疊分離，含有一或多個導電層，且具有覆蓋該第二導電堆疊之一第二側之一第二組之一或多個導電層；及液晶(LC)，其在該第一導體堆疊及該第二導體堆疊之各自該第一側與該第二側之間。
如請求項1之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層保護該一或多個金屬層免受歸因於該LC之劣化。
如請求項2之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層對該LC呈惰性。
如請求項2之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層包括對該LC無反應之材料。
如請求項4之天線，其中該非反應性材料包括ITO、鉑、金及一導電有機層之一或多者。
如請求項1之天線，其中該第一組之一或多個導電層及該第二組之一或多個導電層之厚度分別係基於該第一組及該第二組相對於該第一導體堆疊及該第二導體堆疊中之金屬層之導電性，若該第一組及該第二組之至少一組之導電性高於其各自導體堆疊中之一金屬層，則該至少一組之厚度大於該至少一組之導電性低於其各自導體堆疊中之一金屬層時之厚度。
如請求項1之天線，其進一步包括附接至該第一組導電層相鄰於該LC之一第一對準層及附接至該第二組導電層相鄰於該LC之一第二對準層。
如請求項7之天線，其中除該第一對準層及該第二對準層之外，該等天線元件之各者在該第一導體堆疊與該第二導體堆疊之間無任何非調諧介電質。
如請求項1之天線，其中該第一導體堆疊包括具有一貼片之一貼片導體堆疊，且該第二導體堆疊包括具有一膜片之一膜片導體堆疊。
如請求項1之天線，其中該貼片導體堆疊包括附接至一貼片基板之一或多個貼片金屬層，且該膜片導體堆疊包括附接至一膜片基板之一或多個膜片金屬層。
如請求項1之天線，其中該等RF輻射天線元件包括表面散射超穎材料天線元件。
一種天線，其包括：一射頻(RF)輻射天線元件陣列，其中各RF輻射天線元件包括一貼片導體堆疊，其含有一或多個金屬層；一第一組之一或多個導電層，其覆蓋該第一導電堆疊之一第一側；一膜片導體堆疊，其與該貼片導體堆疊分離；一第二組之一或多個導電層，其覆蓋該膜片導電堆疊之一第二側；液晶(LC)，其在該第一組之一或多個導電層與該第二組之一或多個導電層之間；及一第一對準層及一第二對準層，該第一對準層附接至該第一組之一或多個導電層相鄰於該LC，該第二對準層附接至該第二組之一或多個導電層相鄰於該LC。
如請求項12之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層保護該一或多個金屬層免受歸因於該LC之劣化。
如請求項13之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層對該LC呈惰性。
如請求項13之天線，其中該第一組導電層及該第二組導電層包括對該LC無反應之材料。
如請求項15之天線，其中該非反應性材料包括ITO、鉑、金及一導電有機層之一或多者。
如請求項12之天線，其中該第一組之一或多個導電層及該第二組之一或多個導電層之厚度分別係基於該第一組及該第二組相對於該第一導體堆疊及該第二導體堆疊中之金屬層之導電性，若該第一組及該第二組之至少一組之導電性高於其各自導體堆疊中之一金屬層，則該至少一組之厚度大於該至少一組之導電性低於其各自導體堆疊中之一金屬層時之厚度。
如請求項12之天線，其中除該第一對準層及該第二對準層之外，該等天線元件之各者在該第一導體堆疊與該第二導體堆疊之間無任何非調諧介電質。
如請求項12之天線，其中該貼片導體堆疊包括附接至一貼片基板之一或多個貼片金屬層，且該膜片導體堆疊包括附接至一膜片基板之一或多個膜片金屬層。
如請求項12之天線，其中該等RF輻射天線元件包括表面散射超穎材料天線元件。