TWI631769B - 用於圓柱饋給天線之天線元件布置技術 - Google Patents

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Abstract

此處揭示用於天線元件布置之方法及設備。於一個實施例中，一天線包含一天線饋給用以輸入一圓柱饋給波；一單一實體天線孔徑具有至少一個天線元件之天線陣列，於該處該等天線元件係定位在相對於一天線饋給為同心定位的多個同心環上，其中該等多個同心環之環係由一環至環距離分開，其中沿該等多個同心環之環的元件間之一第一距離為該等多個同心環之環間之一第二距離之一函數；及一控制器用以使用矩陣驅動電路分開地控制該陣列之各個天線元件，於該處該等天線元件中之各者係由該矩陣驅動電路所獨特地定址。

Description

用於圓柱饋給天線之天線元件布置技術 優先權
本專利申請案藉由參考下列對應臨時專利申請案而請求其優先權及爰引於此並融入本說明書之揭示，申請案號：62/128,894，名稱「用於圓柱饋給之具有預先界定的矩陣驅動電路之胞元布置」，申請日2015年3月5日；62/128,896，名稱「用於圓柱饋給天線之渦旋矩陣驅動晶格」，申請日2015年3月5日；62/136,356，名稱「圓柱饋給天線之孔徑分段」，申請日2015年3月20日；及62/153,394，名稱「用於通訊衛星地面轉播站之超材料天線系統」，申請日2015年4月27日。
參考相關申請案
本案係有關於同在審查中之申請案名稱「圓柱饋給天線之孔徑分段技術」，申請日同為2016年3月3日，美國專利申請案第15/059,837號，讓與本發明之相同受讓人。
發明領域
本發明之實施例係有關於天線領域；更明確言之，本發明之實施例係有關於用於天線孔徑及用於天線的此種孔徑分段，諸如圓柱饋給天線之天線元件布置技術。
發明背景
與使用的技術獨立無關，極為大型天線的製造經常趨近於尺寸上的技術極限，最終導致極高的製造成本。又復，大型天線的小量錯誤可能導致天線產品的不合格。此乃為何用在其它工業的技術辦法可能無法應用於天線製造的原故。其中一種技術為主動矩陣技術。
主動矩陣技術已經用於驅動液晶顯示器。於此等技術中，一個電晶體耦合至各個液晶胞元，及各個液晶胞元可藉由施加電壓到耦合至電晶體的閘極之一選擇信號而予擇定。使用許多不同類型的電晶體，包括薄膜電晶體(TFT)。以TFT為例，主動矩陣稱作為TFT主動矩陣。
主動矩陣使用位址及驅動電路來控制該陣列中的各個液晶胞元。為了確保各個液晶胞元被獨特地定址，矩陣使用成列及成行的導體來產生針對該選擇電晶體的連結。
矩陣驅動電路的使用已經被提示用於天線。然而，使用成列及成行的導體於具有天線元件排列成列及成行的天線陣列中為有用的，但當天線元件係不以該方式排列時則為不可行。
拼貼或分段乃製造定相位陣列及靜態陣列天線常用的方法，用以減少此等天線製造上相關聯的問題。當製造大型天線陣列時，大型天線陣列通常分段成線路可置換單元(LRU)其乃完全相同的節段。孔徑拼貼或分段乃大型 天線極為常見，特別用於複合系統，諸如定相位陣列。但未曾發現施用分段可給圓柱饋給天線提供拼貼辦法。
發明概要
此處揭示用於天線元件布置之方法及設備。於一個實施例中，一天線包含一天線饋給用以輸入一圓柱饋給波；一單一實體天線孔徑具有至少一個天線元件之天線陣列，於該處該等天線元件係定位在相對於一天線饋給為同心定位的多個同心環上，其中該等多個同心環之環係由一環至環距離分開，其中沿該等多個同心環之環的元件間之一第一距離為該等多個同心環之環間之一第二距離之一函數；及一控制器用以使用矩陣驅動電路分開地控制該陣列之各個天線元件，於該處該等天線元件中之各者係由該矩陣驅動電路所獨特地定址。
205‧‧‧饋給波
210‧‧‧可調諧槽孔陣列
211‧‧‧輻射補片
212‧‧‧光圈/槽孔
213‧‧‧液晶
230‧‧‧可重新組配共振器層
231‧‧‧補片層
232‧‧‧墊圈層
233‧‧‧光圈層
236‧‧‧金屬層
239‧‧‧隔件
245、602‧‧‧接地平面
280‧‧‧控制模組
601‧‧‧同軸接腳
612‧‧‧介電層
616‧‧‧RF陣列
619‧‧‧RF吸收器
700、800‧‧‧柵格
701-703‧‧‧方形
711-713‧‧‧環形
721、731‧‧‧起點
801-803‧‧‧八角形
901‧‧‧列線跡
902‧‧‧行線跡
1001-1003、1011-1013‧‧‧螺旋形
1301-1304、1501-1504、1901-1903‧‧‧節段
1401、1601‧‧‧行連接器
1402、1602‧‧‧列連接器
1505‧‧‧開放區
1701‧‧‧列控制器
1702‧‧‧行控制器
1711、1712‧‧‧電晶體
1722‧‧‧天線元件
1731、1732‧‧‧補片
1801、1802‧‧‧線跡
1803‧‧‧保留電容器
自如下給定之詳細說明部分及從各種本發明之實施例的附圖將更完整地瞭解本發明，但不應將本發明視為限制於特定實施例，反而僅用於解釋及瞭解之目的。
圖1A例示用以提供圓柱波饋給的同軸饋給之一個實施例的頂視圖。
圖1B例示具有一或多個陣列之天線元件布置成環繞圓柱饋給天線的一輸入饋給的同心圓之一孔徑。
圖2例示包括一接地平面及一可重新組配共振器層的一列天線元件之透視圖。
圖3例示一可調諧共振器/槽孔之一個實施例。
圖4例示一實體天線孔徑之一個實施例的橫剖面圖。
圖5A-D例示用於形成開槽陣列的不同層之一個實施例。
圖6例示具有圓柱饋給產生輸出波的天線系統之另一個實施例。
圖7顯示一實例於該處胞元經分組而形成同心方形(矩形)。
圖8顯示一實例於該處胞元經分組而形成同心八角形。
圖9顯示包括光圈及矩陣驅動電路的一小型孔徑的實例。
圖10顯示用於胞元布置的晶格螺旋之一實例。
圖11顯示使用額外螺旋以達成更均勻密度的胞元布置之一實例。
圖12例示經重複以填補整個孔徑之螺旋的選定樣式。
圖13例示圓柱饋給孔徑之分段成象限的一個實施例。
圖14A及14B例示具有所施用的矩陣驅動晶格之圖13的單一節段。
圖15例示圓柱饋給孔徑之分段成象限的另一個實施例。
圖16A及16B例示具有所施用的矩陣驅動晶格之圖15的單一節段。
圖17例示矩陣驅動電路相對於天線元件之布置的一個 實施例。
圖18例示TFT封裝的一個實施例。
圖19A及B例示具有奇數節段之天線孔徑的一個實例。
較佳實施例之詳細說明
揭示平板天線之實施例。平板天線包括在一天線孔徑上的一或多個陣列之天線元件。於一個實施例中，天線元件包含液晶胞元。於一個實施例中，平板天線為圓柱饋給天線，其包括矩陣驅動電路用以獨特地定址與驅動並非布置成列及成行的各個天線元件。於一個實施例中，元件係布置成環。
於一個實施例中，具有一或多個陣列之天線元件的該天線孔徑係包含多個節段耦合在一起。當耦合在一起時，節段之組合形成天線元件的閉合同心環。於一個實施例中，同心環係就天線饋給為同心。
於後文詳細說明部分中，陳述無數細節以供更徹底解釋本發明。但顯然可無此等特定細節而實施本發明。於其它情況下，眾所周知之結構及裝置係以方塊圖形式顯示，而非以細節顯示以免遮掩了本發明。
後文詳細說明之若干部分係就電腦記憶體內部在資料位元上的演算法及符碼操作表示型態呈示。此等演算法描述及表示型態乃由資料處理技藝界人士用來最有效地傳遞其工作實質給其它業界人士的手段。演算法於此處大致上須瞭解為導致期望結果的自行一致步驟順序。該等 步驟為實體量之實體操控所需。通常，但非必要，此等數量係呈能夠被儲存、移轉、組合、比較、及以其它方式操縱的電氣信號及磁信號形式。已經證實偶爾方便地，主要為了常用的理由故，將此等信號稱作為位元、數值、元件、符號、字符、項目、數目等。
但須牢記全部此等及類似的術語將與適當實體量相關聯，僅為方便應用於此等數量之標記。除非另行陳述否則如從後文討論中顯然易知，須瞭解於詳細說明部分之全文中，利用術語諸如「處理」或「運算」或「計算」或「決定」或「顯示」或其類的討論係指一電腦系統或類似的電子計算裝置的動作及處理，其將在該電腦系統的暫存器及記憶體內部表示為實體(電子)量的資料操縱及變換成以類似方式在該電腦系統的暫存器及記憶體內部或其它此種資訊儲存、傳輸或顯示裝置內部表示為實體量的其它資料。
天線系統之實例綜論
於一個實施例中，平板天線為超材料天線系統的部件。描述用於通訊衛星地面轉播站之超材料天線系統之實施例。於一個實施例中，天線系統為在行動平台(例如，航空、海事、陸地等)上操作的衛星地面轉播站(ES)之一組件或子系統，其係使用針對民用商業衛星通訊的Ka-頻帶頻率或Ku-頻帶頻率操作。注意天線系統之實施例也可用於非在行動平台上的地面轉播站(例如，固定式或可移動地面轉播站)。
於一個實施例中，天線系統運用表面散射超材料技術用以形成及操縱經由分開的天線發射與接收射束。於一個實施例中，天線系統為類比系統，與採用數位信號處理來電氣式形成及操縱射束的天線系統(諸如定相位陣列天線)相反。
於一個實施例中，天線系統包含三個功能子系統：(1)包括圓柱波饋給架構的波導結構；(2)一陣列之波散射超材料單元胞元，其乃天線元件的部件；及(3)控制結構用以使用全像術原理自超材料散射元件的一可調式輻射場(射束)之指令形成。
波導結構實例
圖1A例示用以提供圓柱波饋給的同軸饋給之一個實施例的頂視圖。參考圖1A，同軸饋給包括一中心導體及一外部導體。於一個實施例中，圓柱波饋給架構自一中心點饋給該天線一激勵，其以圓柱方式自該饋給點向外擴展。換言之，圓柱饋給天線形成向外行進的同心饋給波。即便如此，環繞圓柱饋給的該圓柱饋給天線之形狀可以是圓形、方形或任何形狀。於另一個實施例中，圓柱饋給天線形成向內行進的饋給波。於此等情況下，饋給波大半自然來自於圓形結構。
圖1B例示具有一或多個陣列之天線元件布置成環繞圓柱饋給天線的一輸入饋給的同心圓之一孔徑。
天線元件
於一個實施例中，天線元件包含一組補片及槽孔 天線(單元胞元)。此組單元胞元包含一陣列之散射超材料元件。於一個實施例中，於天線系統中的各個散射元件乃單元胞元的部件，其包含一下導體、一介電基體、及一上導體，其內嵌互補電氣電感-電容共振器(「互補電氣LC」或「CELC」)其係蝕刻於上導體內或沈積至上導體上。
於一個實施例中，液晶(LC)係配置於環繞散射元件的間隙內。液晶被包封於各個單元胞元內，及隔開與一槽孔相關聯的下導體與與其補片相關聯的上導體。液晶具有一電容率，該電容率為包含液晶之分子配向之函數，分子配向(及因而電容率)可藉調整跨液晶的偏壓電壓控制。於一個實施例中，使用此項性質，液晶整合on/off開關及介於on與off間之中間狀態用於自被導引波發射能源到CELC。當被切換為on時，CELC類似電氣小型二極天線發射電磁波。注意此處的教示並不限於就能源傳輸而言液晶以二進制方式操作。
於一個實施例中，天線系統之饋給幾何允許天線元件定位在相對於波饋給中的波向量之45度(45°)角。注意可使用其它位置(例如，40度角)。此種元件位置使其能控制由元件接收的或自元件發射/輻射的自由空間波。於一個實施例中，天線元件配置成元件間間隔係小於天線的操作頻率之自由空間波長。舉例言之，若每個波長有四個散射元件，則於30GHz發射天線中的元件將為約2.5毫米(亦即30GHz之自由空間波長10毫米的1/4)。
於一個實施例中，兩個元件集合為彼此垂直，若 被控制至相同調諧狀態，則同時具有相等幅值激勵。相對於饋給波激勵旋轉+/-45度一次達成兩個期望的特徵。將一集合旋轉0度而另一個90度將達成垂直目標，但非相等幅值激勵目標。注意當如前文描述從兩側饋給單一結構中的天線元件之陣列時，0度及90度可用以達成隔離。
使用控制器，藉施加電壓給補片(跨LC通道之電位)，控制來自各個單元胞元的輻射功率量。至各個補片之線跡係用來提供電壓給補片天線。該電壓係用來調諧或解調電容，及如此調諧個別元件的共振頻率用以實現射束之形成。要求的電壓係取決於使用的液晶混合物。液晶混合物的電壓調諧特性主要係藉臨界電壓描述，於該臨界電壓液晶開始受電壓及飽和電壓的影響，高於該電壓則電壓的增加不會造成液晶的重大調諧。此二特性參數可針對不同液晶混合物改變。
於一個實施例中，一矩陣驅動電路用以施加電壓給補片以便與全部其它胞元分開驅動各個胞元，沒有針對各個胞元的分開連結(直接驅動)。因元件的密度高之故，矩陣驅動電路乃個別定址各個胞元的最有效方式。
於一個實施例中，天線系統的控制結構具有兩大組件：控制器，其包括用於天線系統的驅動電子，位在波散射結構下方，矩陣驅動切換陣列係散在遍布輻射RF陣列，以免干擾輻射。於一個實施例中，用於天線系統的驅動電子包含用在商業電視設施的商業現貨LCD控制器，其藉調整至該元件的AC偏壓信號之振幅而調整各個散射元件的 偏壓電壓。
於一個實施例中，控制器也含有微處理器執行軟體。控制結構也可結合感測器(例如，GPS接收器、三軸羅盤、3-軸加速度計、3-軸陀羅儀、3-軸磁力計等)用以提供定位及定向資訊給處理器。定位及定向資訊可由地面轉播站的其它系統提供給處理器及/或可能非為天線系統的部件。
更明確言之，控制器控制哪些元件被關閉，及哪些元件被啟動，及操作頻率係在哪個相位及幅值層級。該等元件藉電壓施用被選擇性地解調供頻率操作。
為了發射，控制器供給一陣列之電壓信號給RF補片用以產生調變或控制樣式。控制樣式造成元件被轉向不同狀態。於一個實施例中，使用多狀態控制，其中各個元件被啟動及關閉至不等程度，進一步近似正弦波形控制樣式，與方波相反(亦即正弦灰階調變樣式)。於一個實施例中，有些元件的輻射比其它元件更強，而非有些元件輻射而有些則否。藉施加特定電壓位準可達成可變輻射，其調整液晶電容率至可變量，藉此可變地解調元件及使得有些元件的輻射比其它元件更強。
藉元件之超材料陣列產生聚焦射束可藉建設性及破壞性干涉現象加以解釋。個別電磁波當其於自由空間遭遇時具有相同相位則加總(建設性干涉)，波當其於自由空間遭遇時具有相反相位則彼此抵消(破壞性干涉)。若開槽天線中的槽孔係定位使得各個連續槽孔係位距導引波激勵點 的不同距離，則自該元件的散射波將具有與前一槽孔的散射波不同的相位。若該等槽孔間隔距離導引波長的四分之一，則各個槽孔將散射一波，具有比前一個槽孔延遲四分之一相位。
運用該陣列，使用全像術原理，能產生的建設性及破壞性干涉之樣式數目可增加使得射束理論上可指向距該天線陣列的鏜孔側加或減90度(90°)之任何方向。如此，藉由控制哪些超材料單元胞元被啟動或關閉(亦即藉由改變哪些胞元被啟動及哪些胞元被關閉的樣式)，可產生建設性及破壞性干涉之不同樣式，及天線可改變主射束之方向。啟動或關閉單元胞元所需時間決定了射束可從一個位置切換至另一個位置的速度。
於一個實施例中，天線系統產生針對上行鏈路天線的一個可操縱射束及針對下行鏈路天線的一個可操縱射束。於一個實施例中，天線系統使用超材料技術以接收射束，及解碼來自衛星的信號且形成導向衛星的發射射束。於一個實施例中，天線系統為類比系統，與採用數位信號處理而電氣形成及操縱射束的天線系統相反(諸如定相位陣列天線)。於一個實施例中，天線系統考慮為「表面」天線，其為平坦及相對低輪廓，特別與習知衛星碟形接收器比較時尤為如此。
圖2例示包括一接地平面及一可重新組配共振器層的天線元件之一列的透視圖。可重新組配共振器層230包括一可調諧槽孔之陣列210。該可調諧槽孔之陣列210可經 組配以於一期望方向指向該天線。可調諧槽孔中之各者可藉由變更跨液晶的電壓而予調諧/調整。
控制模組280係耦合至可重新組配共振器層230用以藉由於圖2中變更跨液晶的電壓而調變該可調諧槽孔之陣列210。控制模組280可包括可現場程式規劃閘陣列(FPGA)、微處理器、控制器、單晶片系統(SoC)、或其它處理邏輯。於一個實施例中，控制模組280包括邏輯電路(例如，多工器)用以驅動可調諧槽孔之陣列210。於一個實施例中，控制模組280接收資料，其包括針對全像術散射樣式被驅動至可調諧槽孔之陣列210上的規格。全像術散射樣式可回應於天線與衛星間之空間關係而產生，使得全像術散射樣式於適當通訊方向操縱該等下行鏈路射束(及上行鏈路射束，若天線系統執行發射)。雖然於各幅圖式中未顯示出，但類似控制模組280的一控制模組可驅動於本文揭示之圖式中描述的各個可調諧槽孔之陣列。
使用類似技術，射頻(RF)全像術亦屬可能，於該處當RF參考射束遭遇RF全像術散射樣式時，能夠產生期望的RF射束。以天線通訊為例，參考射束係呈饋給波形式，諸如饋給波205(於若干實施例中，約為20GHz)。為了將饋給波轉換成輻射束(用於發射或接收目的)，在期望的RF射束(物件射束)與饋給波(參考射束)間計算干涉樣式。干涉樣式係被驅動至該可調諧槽孔之陣列210上作為一散射樣式，使得饋給波被「操縱」成期望的RF射束(具有期望的形狀及方向)。換言之，遭遇全像術散射樣式的饋給波「重建」物 件射束，其係根據通訊系統的設計要求形成。全像術散射樣式含有各個元件的激勵且藉計算，win作為波導內的波方程及wout作為輸出波上的波方程。
圖3例示可調諧共振器/槽孔210之一個實施例。可調諧槽孔210包括一光圈/槽孔212、一輻射補片211、及設置於光圈212與補片211間的液晶213。於一個實施例中，輻射補片211係與光圈212共同定位。
圖4例示依據本文揭示之一實施例一實體天線孔徑之橫剖面視圖。該天線孔徑包括接地平面245，及在光圈層233內部的一金屬層236，其係涵括於可重新組配共振器層230。於一個實施例中，圖4之天線孔徑包括多個圖3之可調諧共振器/槽孔210。光圈/槽孔212係由金屬層236中的開口界定。饋給波諸如圖2之饋給波205可具有與衛星通訊頻道可相容的微波頻率。饋給波在接地平面245與共振器層230間傳播。
可重新組配共振器層230也包括墊圈層232及補片層231。墊圈層232係設置於補片層231與光圈層233間。注意於一個實施例中，一隔件可置換墊圈層232。於一個實施例中，光圈層233為印刷電路板(PCB)其包括銅層為金屬層236。於一個實施例中，光圈層233為玻璃。光圈層233可以是其它類型的基體。
銅層內可蝕刻開口用以形成槽孔212。於一個實施例中，光圈層233係由傳導性接合層而傳導性地耦合至圖4中之另一個結構(例如，波導)。注意於一實施例中，光圈 層並非由傳導性接合層而傳導性地耦合，反而係介接非傳導性接合層。
補片層231也可以是包括金屬作為輻射補片211的PCB。於一個實施例中，墊圈層232包括隔件239，其提供了機械對峙用以界定金屬層236與補片211間之維度。於一個實施例中，隔件為75微米，但可使用其它大小(例如，3-200毫米)。如前述，於一個實施例中，圖4之天線孔徑包括多個可調諧共振器/槽孔，諸如可調諧共振器/槽孔210包括圖3之補片211、液晶213、及光圈212。針對液晶213的隔間係由隔件239、光圈層233及金屬層236界定。當該隔間被液晶填補時，補片層231可積層至隔件239上而將液晶密封於共振器層230內。
補片層231與光圈層233間之電壓可經調變用以調諧在補片與槽孔(例如，可調諧共振器/槽孔210)間之間隙中的液晶。調整跨液晶213的電壓改變了槽孔(例如，可調諧共振器/槽孔210)的電容。據此，藉由改變電容可改變槽孔(例如，可調諧共振器/槽孔210)的電抗。槽孔210的共振頻率也根據方程改變，於該處f為槽孔210的共振頻率，及L及C分別為槽孔210的電感及電容。槽孔210的共振頻率影響自傳播通過波導饋給波205的輻射能源。舉例言之，若饋給波205為20GHz，則槽孔210的共振頻率可被調整(藉由變更電容)為17GHz，使得槽孔210實質上並未耦合來自饋給波205的能源。或者，槽孔210的共振頻率可被調整為20GHz，使得槽孔210耦合來自饋給波205的能源及輻射該能 源進入自由空間。雖然給定的實例為二元(完全輻射或絲毫也不輻射)，但電抗的全灰階控制，因此，槽孔210的共振頻率為可能有在多數值範圍內的電壓變因。因此，自各個槽孔210輻射的能源可經精密控制，使得全像術散射樣式細節可由可調諧槽孔之陣列形成。
於一個實施例中，於一列中的可調諧槽孔彼此間隔λ/5。可使用其它間隔。於一個實施例中，於一列中的可調諧槽孔與於一相鄰列中的最接近的可調諧槽孔間隔λ/2，如此，於不同列中的可共通定向的可調諧槽孔間隔λ/4，但其它間隔亦屬可能(例如，λ/5、λ/6.3)。於另一個實施例中，於一列中的各個可調諧槽孔與於一相鄰列中的最接近的可調諧槽孔間隔λ/3。
本發明之實施例運用可重新組配超材料技術，諸如，美國專利申請案第14/550,178號，名稱「自可操縱圓柱饋給全像天線的動態偏振及耦合控制」，申請日2014年11月21日及美國專利申請案第14/610,502號，名稱「針對可重新組配天線的有脊波導饋給結構」，申請日2015年1月30日中描述者因應市場的多孔徑需求。
圖5A-D例示用以形成開槽陣列的不同層之一個實施例。注意於本實施例中，天線陣列具有兩個不同類型的天線元件，其用於兩個不同類型的頻帶。圖5A例示第一光圈板層之部分，具有對應槽孔的位置。參考圖5A，圓圈為在光圈基體底側的金屬化中的開放區/槽孔，且係用於控制元件的耦合至饋給(饋給波)。注意此層乃選擇性層，而不 用在全部設計。圖5B例示含有槽孔的第二光圈板層之部分。圖5C例示第二光圈板層之部分上方的補片。圖5D例示開槽陣列之一部分的頂視圖。
圖6例示具有圓柱饋給產生輸出波的天線系統之另一個實施例。參考圖6，接地平面602係實質上平行一RF陣列616，具有介電層612(例如，塑性層等)介於其間。RF吸收器619(例如，電阻器)將接地平面602與RF陣列616耦合在一起。於一個實施例中，介電層612具有2至4之介電常數。於一個實施例中，RF陣列616包括如連結圖2-4描述的天線元件。一同軸接腳601(例如，50Ω)饋給該天線。
於操作中，一饋給波饋給通過同軸接腳601，同心向外移動，且與RF陣列616的元件互動。
於其它實施例中，饋給波係自邊緣饋給，且與RF陣列616的元件互動。此種邊緣饋給天線孔徑之一實例係討論於美國專利申請案第14/550,178號，名稱「自可操縱圓柱饋給全像天線的動態偏振及耦合控制」，申請日2014年11月21日。
圖6天線中之圓柱饋給比較其它先前技術天線改良了天線的掃描角。並非加或減45度方位角(±45° Az)及加或減25度仰角(±25° EI)，於一個實施例中，天線系統於全部方向具有自瞄準線的75度(75°)掃描角。如同包含許多個別輻射體的任何射束形成天線，總天線增益係取決於組成元件的增益，其本身為角度相依性。當使用共通輻射元件時，總天線增益典型地隨著射束指向的進一步偏離瞄準線 而減低。偏離瞄準線75度時，預期有約6dB的顯著增益降級。
胞元布置
於一個實施例中，天線元件布置於圓柱饋給天線孔徑上，其布置方式允許系統矩陣驅動電路。胞元的布置包括針對矩陣驅動的電晶體布置。圖17例示矩陣驅動電路相對於天線元件的布置之一個實施例。參考圖17，列控制器1701分別透過列選擇信號Row1及Row2耦合至電晶體1711及1712，行控制器1702透過行選擇信號Column1耦合至電晶體1711及1712。電晶體1711也透過連結至補片1731而耦合至天線元件1721，而電晶體1712係透過連結至補片1732而耦合至天線元件1722。
為了在圓柱饋給天線上實現矩陣驅動電路的初始辦法中，單位胞元布置成非規則柵格，執行兩個步驟。於第一步驟中，胞元布置成同心環，該等胞元各自連結至一電晶體，電晶體布置於胞元旁及作為開關用以分開驅動各個胞元。於第二步驟中，如矩陣驅動辦法需要，矩陣驅動電路經建立以便連結每個電晶體與一獨特位址。因矩陣驅動電路係以列及行線跡建立(類似LCD)但胞元係布置成環，故沒有系統性方式可將一獨特位址分配給各個電晶體。此種對映問題導致極為複雜的電路用以涵蓋全部電晶體，導致為了完成路徑安排的實體線跡的數目大增。因胞元之密度高之故，該等線跡因耦合效應故而干擾天線的RF效能。又，因線跡的複雜度及高堆積密度，該等線跡的路徑安排無法 藉市售佈局工具完成。
於一個實施例中，在布置胞元及電晶體之前，預先界定矩陣驅動電路。如此確保了驅動全部胞元需要的最少數目的線跡，各自胞元有個獨特位址。此種策略減低了驅動電路的複雜度，簡化了路徑安排，接著改良了天線的RF效能。
更明確言之，於一個辦法中，於第一步驟中，胞元布置於由列及行組成的規格矩形柵格上，其描述各個胞元的獨特位址。於第二步驟中，胞元被分組且經變換成同心環，同時維持如於第一步驟中界定的其位址及與列及行的連結。此種變換的目的不僅為了將胞元布置於環上，同時也為了在整個孔徑上維持胞元間距及環間距為恆定。為了達成此項目的，有數種將胞元分組的方式。
圖7顯示胞元被分組而形成同心方形(矩形)的實例。參考圖7，方形701-703顯示於成列及成行的柵格700上。注意有些方形實例但非全部方形產生圖7右側的胞元布置。各個方形諸如方形701-703然後經由數學隨形對映處理而被變換成環形，諸如天線元件的環形711-713。舉例言之，外側環形711乃左側的外側方形701的變換。
除了先前方形所含者之外，變換之後的胞元密度係由下個較大方形所含有的胞元數目決定。於一個實施例中，使用方形導致額外天線元件數目△N為下個較大方形上8個額外胞元。於一個實施例中，此一數目針對整個孔徑為常數。於一個實施例中，胞元間距1(CP1：環至環距離)對 胞元間距2(CP2：沿一環形的胞元至胞元距離)之比係如下給定：
如此，CP2為CP1之函數(及反之亦然)。則圖7之實例的胞元間距比為 其表示CP1係大於CP2。
於一個實施例中，為了執行變換，選擇在各個方形上的一起點，諸如方形701上的起點721，及與該起點相關聯的天線元件係布置於對應環形的一個位置上，諸如環形711上的起點731。舉例言之，x軸或y軸可用作為起點。其後，選擇於一個方向(順時針或反時針)距該起點前方的在該方形上的下個元件，布置於環形上下個位置的該元件係與方形中使用的相同方向(順時針或反時針)。此項處理重複直到全部天線元件的位置已經在環形上分配位置為止。此種整個方形至環形的變換處理係針對全部方形重複進行。
然而，根據分析研究及路徑安排限制，較佳地係應用CP2大於CP1。為了完成此點，使用圖8中顯示的第二策略。參考圖8，胞元初步相對於柵格800被分組成八角形，諸如八角形801-803。藉由將胞元分組成八角形，額外天線元件之數目△N等於4，其獲得一比值： 結果導致CP2>CP1。
依據圖8全部胞元布置自八角形變換成同心環形， 可藉初步選定一起點，以前文就圖7描述的相同方式進行。
注意就圖7及圖8揭示的全部胞元布置具有多項特徵。此等特徵包括：1)整個孔徑上的常數CP1/CP2(注意於一個實施例中，整個孔徑上實質為常數(例如，90%常數)的天線將仍可發揮功能)；2)CP2為CP1之函數；3)隨著距位在中央的天線饋給的環形距離的增加，每個環形的天線元件數目乃恆定增加；4)全部胞元皆係連結至矩陣的列及行；5)全部胞元皆具有獨特位址；6)胞元係位在同心環上；及7)有旋轉對稱性，四個象限為相同，1/4楔形可被旋轉而建立陣列。此點對分段為有利。
注意雖然給定兩種形狀，但可使用其它形狀。其它增量亦屬可能(例如，6個增量)。
圖9顯示包括光圈及矩陣驅動電路的小型孔徑之實例。列線跡901及行線跡902分別表示列連結及行連結。此等線描述矩陣驅動網絡而非實體線跡(原因在於實體線跡須環繞天線元件或其部件安排路徑)。各對光圈旁的方形為電晶體。
圖9也顯示胞元布置技術用於雙電晶體的可能性，於該處各個組件驅動PCB陣列中的兩個胞元。於此等情況下，一個離散裝置封裝含有兩個電晶體，各個電晶體驅動 一個胞元。
於一個實施例中，TFT封裝係用以許可矩陣驅動中的布置及獨特定址。圖18例示TFT封裝的一個實施例。參考圖18，顯示TFT及保留電容器1803具有輸入及輸出埠。有兩個輸入埠連結到線跡1801及兩個輸出埠連結到線跡1802以便使用列及行將TFT連結在一起。於一個實施例中，列及行線跡以90度角交叉用以減少且可能最小化列與行線跡間之耦合。於一個實施例中，列及行線跡係在不同層上。
圖7-9中顯示的所提示胞元布置的另一項重要特徵為佈局為重複樣式，其中該佈局的各個四分之一係與其它者相同。如此允許陣列的子區段環繞中央天線饋給的位置逐一旋轉重複，其又轉而允許孔徑分段成子孔徑。如此有助於製造天線孔徑。
於另一個實施例中，在圓柱饋給天線上的矩陣驅動電路與胞元布置係以不同方式完成。為了實現在圓柱饋給天線上的矩陣驅動電路，藉由重複陣列逐一旋轉的子區段而實現佈局。此一實施例也允許能夠用於照明錐形的胞元密度改變而改良RF效能。
於本替代辦法中，胞元及電晶體於圓柱饋給天線孔徑上的布置係根據由螺旋形線跡所形成的晶格。圖10顯示此種晶格順時針螺旋的實例，諸如螺旋1001-1003其係於順時針方向彎曲，及螺旋諸如螺旋1011-1013其係於順時針方向或反向彎曲。螺旋的不同取向結果導致順時針與逆時針螺旋間的交叉。所得晶格提供了由逆時針線跡與順時針 線跡交叉給定的獨特位址，因而可用作為矩陣驅動晶格。又復，交叉可在同心環上分組，其對於圓柱饋給天線的RF效能至關重要。
不似前文討論的胞元於圓柱饋給天線孔徑上的布置辦法，如上關聯圖10討論的辦法提供了胞元的非均勻分布。如於圖10中顯示，胞元間距隨著同心環半徑的增加而增加。於一個實施例中，不等密度係用作為在針對天線陣列的控制器的控制之下結合一照明錐形之方法。
因胞元大小及其間針對線跡要求的空間之故，胞元密度不可超過某個數值。於一個實施例中，該距離為以操作頻率為基礎的λ/5。如前文討論，可使用其它距離。為了避免接近中央太過擁擠的密度，或換言之，為了避免接近邊緣不夠擁擠的密度，隨著接續同心環半徑的增加，可增加額外螺旋至初始螺旋。圖11顯示使用額外螺旋以達成更均勻密度的胞元布置實例。參考圖11，隨著接續同心環半徑的增加，額外螺旋諸如額外螺旋1101增加至初始螺旋，諸如螺旋1102。根據分析模擬，此種辦法提供了RF效能，其收歛了胞元全然均勻分布的效能。注意此項設計提供了較佳的旁波瓣表現，由於比較前述若干實施例具有錐形元件密度故。
螺旋用於胞元布置的另一項優點為旋轉對稱性及可重複樣式，其能夠簡化路徑安排努力及減低製造成本。圖12例示經選擇的螺旋樣式其經重複以填充整個孔徑。
注意就圖10-12揭示的胞元布置具有多項特徵。 此等特徵包括：1)CP1/CP2不在整個孔徑上；2)CP2為CP1之函數；3)隨著環距位在中央的天線饋給的距離的增加，每個環的天線元件之數目沒有增加；4)全部胞元皆係連結至矩陣的列及行；5)全部胞元皆具有獨特位址；6)胞元係位在同心環上；及7)有旋轉對稱性(如前文描述)。
如此，前文關聯圖10-12描述的胞元布置具有許多類似前文關聯圖7-9描述的胞元布置的特徵。
孔徑分段
於一個實施例中，天線孔徑係經由將天線元件的多個節段組合在一起而形成。如此要求天線元件之陣列分段，及分段理想上要求天線可重複的腳印樣式。於一個實施例中，出現圓柱饋給天線陣列的分段，使得天線腳印不以筆直及線內方式提供可重複樣式，因各個輻射元件有不同的旋轉角之故。此處揭示的分段辦法的一項目的係提供分段而不會危害天線的輻射效能。
雖然此處描述之分段技術聚焦在改良及潛在地最大化具有矩形形狀的工業標準化基體的表面利用率，但分段辦法並不限於此種基體形狀。
於一個實施例中，圓柱饋給天線的分段方式使得四個節段的組合實現了一種樣式，天線元件布置於同心閉 合環上。此一面向對於維持RF效能重要。又復，於一個實施例中，各個節段要求一個分開的矩陣驅動電路。
圖13例示一圓柱饋給孔徑分段成象限。參考圖13，節段1301-1304乃相同象限，其經組合而建立圓形天線孔徑。當節段1301-1304組合時，節段1301-1304各自上的天線元件係布置於形成同心閉合環的該環部分。為了組合節段，節段將安裝於或積層於載體上。於另一個實施例中，節段之重疊緣用以將其組合在一起。於此等情況下，跨邊緣形成傳導性連結以防止RF洩漏。注意元件類型係不受分段影響。
因圖13中例示的此種分段方法的結果，節段1301-1304間的接縫在中央會合，及從中央徑向前進至天線孔徑邊緣。此種組態為優異，原因在於圓柱饋給所產生的電流徑向傳播，及徑向接縫對傳播波具有低寄生效應。
如圖13顯示，矩形基體其於LCD產業為標準基體，也能用以實現子徑。圖14A及14B例示具有被施加矩陣驅動晶格的圖13之單一節段。矩陣驅動晶格分配一獨特位址給各個電晶體。參考圖14A及14B，一行連接器1401及列連接器1402耦合至驅動晶格線路。圖14B也顯示光圈耦合至晶格線路。
如從圖13顯然易知，若使用非方形基體，則大面積的基體表面無法被充斥。於另一個實施例中，為了讓非方形基體的可用表面更加有效利用，節段係在矩形板上，但運用更多的板空間用於天線陣列的分段部分。此種實施 例之一個實例顯示於圖15。參考圖15，天線孔徑係藉組合節段1501-1504形成，其包括基體(例如，板)具有部分天線陣列涵括於其中。雖然各個節段並不表示一個圓象限，但四個節段1501-1504的組合閉合了其上布置元件的環。換言之，在各個節段1501-1504上的天線元件係布置於環之部分上，當節段1501-1504組合時該等環部分形成同心閉合環。於一個實施例中，基體係以滑動拼貼塊方式組合，使得非方形板的長邊導入一矩形禁止區，稱作開放區1505。開放區1505乃中心定位天線饋給位在於及涵括於天線之處。
當開放區存在時，因饋給來自於底部，故天線饋給耦合至節段的其餘部分，開放區可由一塊金屬閉合以防止來自開放區的輻射。也可使用一終結接腳。
藉此方式使用基體允許更有效使用可用表面積，導致增加的孔隙直徑。
類似圖13、14A及14B中顯示之實施例，此一實施例允許使用胞元布置策略來獲得一矩陣驅動晶格而覆蓋具有一獨特位址的各個胞元。圖16A及16B例示具有應用矩陣驅動晶格的圖15之單一節段。矩陣驅動晶格分配一獨特位址給各個電晶體。參考圖16A及16B，一行連接器1601及列連接器1602耦合至驅動晶格線路。圖16B也顯示光圈。
針對前文描述的兩種辦法，胞元布置可基於晚近揭示的辦法進行，如前文描述，該辦法允許以對稱性且預先界定之晶格產生矩陣驅動電路。
雖然前述天線陣列之分段係分成四個節段，但非 必要。陣列可被分段成奇數節段，諸如三個節段或五個節段。圖19A及B例示具有奇數節段的天線孔徑之一個實例。參考圖19A，有三個節段，節段1901-1903，其未經組合。參考圖19B，三個節段，節段1901-1903，當組合時形成天線孔徑。此等配置並不佳，原因在於全部節段的接縫並非以直線一路貫穿孔徑。但其確實緩和了旁波瓣。
於一第一具體實施例中，該平板天線包含一天線饋給用以輸入一圓柱饋給波；一單一實體天線孔徑具有至少一個天線元件之天線陣列，其中該等天線元件係定位在相對於一天線饋給為同心定位的多個同心環上，其中該等多個同心環之環係由一環至環距離分開，其中沿該等多個同心環之環的元件間之一第一距離為該等多個同心環之環間之一第二距離之一函數；及一控制器用以使用矩陣驅動電路分開地控制該陣列之各個天線元件，該等天線元件中之各者係由該矩陣驅動電路所獨特地定址。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該陣列之天線元件具有旋轉對稱性。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括第二距離對該第一距離之一比於該天線孔徑上為常數。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括於該等多個同心環中之各個環具有超過較為接近該圓柱饋給的一相鄰環上的多個額外元件，及額外元件之該數目為常數。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該等多個環之環具有一相同數目之天線元件。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一矩形柵格表示型態上的位置而定位。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一八角形表示型態上的位置而定位。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括沿該等多個同心環之環的該等元件間之該第一距離係基於該天線孔徑之一操作頻率。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括各個天線元件之布置形成多個螺旋。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括在該等多個同心環上天線元件之布置形成第一及第二集合的天線元件之螺旋，該第一集合之螺旋於一順時針方向彎曲及該第二集合之螺旋於一逆時針方向彎曲。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括於該孔徑之一個區段中的該等第一及第二集合之螺旋表示天線元件之一重複樣式，其以旋轉方式遍歷該孔徑陣列出現多次。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該等多個天線元件之佈局包含四個群組之 天線元件，各組天線元件具有一相等數目之天線元件佈局為一個樣式使得該等四組之一組合形成天線元件之同心環。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該控制器施加一控制樣式用以控制哪些天線元件為啟用及關閉用以進行全像術射束形成。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該至少一個天線陣列中之各者包含天線元件之一可調諧開槽陣列。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括該可調諧開槽陣列包含多個槽孔及進一步其中各個槽孔係經調諧用於以一給定頻率提供一期望的散射。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括該等多個槽孔中之各個槽孔係相對於衝擊各該槽孔之一中心位置的該圓柱饋給波為+45度或-45度定向，使得該開槽陣列包括相對於該圓柱饋給波傳播方向旋轉+45度的一第一集合之槽孔及相對於該圓柱饋給波之傳播方向旋轉-45度的一第二集合之槽孔。
於另一個具體實施例中，第一具體實施例之主旨可選擇性地包括該可調諧開槽陣列包含：多個槽孔；多個補片，其中該等補片中之各者係共同定位在其上方且與該等多個槽孔中之一槽孔分開，形成一補片/槽孔對，各個補片/槽孔對係根據一電壓被施加至該對中之該補片而被關閉或啟用；及一控制器其施加一控制樣式，其控制哪個補片/槽孔對被啟用及關閉用以造成一射束之產生。
於一第二具體實施例中，一種用於形成一陣列之天線元件的方法包含藉由將天線元件分組成多個群組使得此等天線元件之布置將在非圓形同心柵格上，而各個群組之天線元件具有在該等非圓形同心柵格中之一者上的一相關聯的布置，而分配獨特驅動位址給於該等多個天線元件之群組中之天線元件；及將天線元件佈局成同心環，於該處與該等非圓形同心柵格中之一者相關聯的各個群組之天線元件係布置於該等同心環之一者內。
於另一個具體實施例中，第二具體實施例之主旨可選擇性地包括該等非圓形同心柵格包含均勻地間隔開的同心矩形柵格。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括該等同心矩形柵格為同心方形柵格。
於另一個具體實施例中，第二具體實施例之主旨可選擇性地包括該等非圓形同心柵格包含均勻地間隔開的同心八角形柵格。
於另一個具體實施例中，第二具體實施例之主旨可選擇性地包括佈局天線元件包含在該等多個同心環上布置天線元件藉此形成第一及第二集合的天線元件之螺旋，該第一集合之螺旋於一順時針方向彎曲及該第二集合之螺旋於一逆時針方向彎曲。於另一個具體實施例中，此一具體實施例之主旨可選擇性地包括於該孔徑之一個區段中的該等第一及第二集合之螺旋表示天線元件之一重複樣式，其以旋轉方式遍歷該孔徑陣列出現多次。
雖然無疑地本發明之許多變更及修改對熟諳技藝人士已經研讀前文詳細說明部分之後將變得更為彰顯，須瞭解藉由例示顯示及描述的任何特定實施例絕非意圖為限制性。因此，述及各種實施例之細節絕非意圖限制申請專利範圍各項之範圍，其本身只引述本發明必要的特徵。

Claims (29)

  1. 一種平板天線，其包含：一天線饋給，用以輸入一圓柱饋給波；一單一天線孔徑實體，具有至少一個天線元件之天線陣列，其中各該天線元件係可操作以發射射頻(RF)能量，且該等天線元件係定位在相對於天線饋給同心地定位的多個同心環上，其中該等多個同心環之環係以一環至環距離相間隔，其中沿該等多個同心環之環的元件間之一第一距離為該等多個同心環之環間之一第二距離之一函數；及一控制器，用以使用矩陣驅動電路分開地控制該陣列之各個天線元件，各該天線元件係由該矩陣驅動電路所唯一定址。
  2. 如請求項1之天線，其中該陣列之天線元件具有旋轉對稱性。
  3. 如請求項1之天線，其中在該天線孔徑實體上，該第二距離對該第一距離之比為恆定的。
  4. 如請求項1之天線，其中於該等多個同心環中之各個環，相較於較接近該圓柱饋給的一相鄰環，具有一數目之額外元件，且額外元件之該數目為恆定的。
  5. 如請求項1之天線，其中該等多個環之環皆具有一相同數目之天線元件。
  6. 如請求項1之天線，其中在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一矩形柵格表示型態上的位置而定位。
  7. 如請求項1之天線，其中在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一八角形表示型態上的位置而定位。
  8. 如請求項1之天線，其中沿該等多個同心環之環的該等元件間之該第一距離係基於該天線孔徑之一操作頻率。
  9. 如請求項1之天線，其中各個天線元件之布置形成多個螺旋。
  10. 如請求項9之天線，其中在該等多個同心環上天線元件之布置形成第一及第二集合的天線元件之螺旋，該第一集合之螺旋於一順時針方向彎曲及該第二集合之螺旋於一逆時針方向彎曲。
  11. 如請求項10之天線，其中於該孔徑之一個區段中的該等第一及第二集合之螺旋表示天線元件之一重複樣式，其以旋轉方式遍歷該孔徑陣列出現多次。
  12. 如請求項1之天線，其中該等多個天線元件之佈局包含四個群組之天線元件，各組天線元件具有一相等數目之天線元件，其係佈局為使得該等四組之一組合形成天線元件之同心環的一種樣式。
  13. 如請求項1之天線，其中該控制器施用一控制樣式用以控制哪些天線元件為啟用及關閉用以進行全像術射束形成。
  14. 如請求項1之天線，其中該至少一個天線陣列中之各者包含天線元件之一可調諧開槽陣列。
  15. 如請求項14之天線，其中該可調諧開槽陣列包含多個槽孔及進一步其中各個槽孔係經調諧用於以一給定頻率提供一期望的散射。
  16. 如請求項15之天線，其中該等多個槽孔中之各個槽孔係相對於衝擊各該槽孔之一中心位置的該圓柱饋給波為+45度或-45度定向，使得該開槽陣列包括相對於該圓柱饋給波傳播方向旋轉+45度的一第一集合之槽孔，及相對於該圓柱饋給波之傳播方向旋轉-45度的一第二集合之槽孔。
  17. 如請求項14之天線，其中該可調諧開槽陣列包含：多個槽孔；多個補片，其中該等補片中之各者係共同定位在該等多個槽孔中之一槽孔上方且與其分開，形成一補片/槽孔對，各個補片/槽孔對係根據一電壓被施加至該對中之該補片而被關閉或啟用；及一控制器其施用一控制樣式，其控制哪個補片/槽孔對被啟用及關閉用以造成一射束之產生。
  18. 一種平板天線，其包含：一天線饋給用以輸入一圓柱饋給波；一單一天線孔徑實體具有至少一個天線元件之天線陣列，其中各該天線元件係可操作以發射RF能量，且該等天線元件係定位在相對於一天線饋給為同心地定位的多個同心環上，其中該等多個同心環之環係以一環至環距離相間隔，其中沿該等多個同心環之環的元件間之一第一距離係基於該天線孔徑之一操作頻率且為該等多個同心環之環間之一第二距離之一函數；及一控制器，用以使用矩陣驅動電路分開地控制該陣列之各個天線元件，各該天線元件係由該矩陣驅動電路所唯一定址。
  19. 如請求項18之天線，其中於該天線孔徑實體上，該第二距離對該第一距離之比為恆定的。
  20. 如請求項18之天線，其中於該等多個同心環中之各個環相較於較接近該圓柱饋給的一相鄰環，具有一數目之額外元件，且額外元件之該數目為恆定的。
  21. 如請求項18之天線，其中該等多個環中之環皆具有一相等數目之天線元件。
  22. 如請求項18之天線，其中在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一矩形柵格表示型態上的位置而定位。
  23. 如請求項18之天線，其中在該等多個同心環之各個環上的元件係基於在該等元件之一八角形表示型態上的位置而定位。
  24. 一種用於形成天線元件之陣列之方法，該方法包含：藉由將天線元件分組成多個群組使得此等天線元件之布置將在非圓形同心柵格上，而分配唯一驅動位址給於該等多個天線元件之群組中之天線元件，各個群組之天線元件具有在該等非圓形同心柵格中之一者上的一相關聯的布置，其中每個天線元件係可操作以發射RF能量；及將天線元件佈局成同心環，其中與該等非圓形同心柵格中之一者相關聯的各個群組之天線元件係布置於該等同心環之一者內。
  25. 如請求項24之方法，其中該等非圓形同心柵格包含均勻地間隔開的同心矩形柵格。
  26. 如請求項25之方法，其中該等同心矩形柵格為同心方形柵格。
  27. 如請求項24之方法，其中該等非圓形同心柵格包含均勻地間隔開的同心八角形柵格。
  28. 如請求項24之方法，其中佈局天線元件包含在該等多個同心環上布置天線元件藉此形成第一及第二集合的天線元件之螺旋，該第一集合之螺旋於一順時針方向彎曲及該第二集合之螺旋於一逆時針方向彎曲。
  29. 如請求項28之方法，其中於該孔徑之一個區段中的該等第一及第二集合之螺旋表示天線元件之一重複樣式，其以旋轉方式遍歷該孔徑陣列出現多次。
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