TWI743153B - 用於rf孔隙之內部加熱器 - Google Patents

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史蒂芬 里恩
麥可 J. 席佛森
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Abstract

揭示一種用於一射頻(RF)天線之加熱器及其使用方法。在一個實施例中，一種天線包含：一實體天線孔隙，其具有RF天線元件之一陣列；以及多個加熱元件，各加熱元件處於RF元件之該陣列的RF元件對之間。

Description

用於RF孔隙之內部加熱器
優先權 本專利申請案主張在2016年7月20日申請之題為「用於RF孔隙之內部加熱器(Internal Heater for RF Apertures)」的對應臨時專利申請案第62/364,722號之優先權且將該申請案以引用之方式併入。
發明領域 本發明之實施例係關於用於通訊之射頻(RF)孔隙的領域；更特定而言，本發明之實施例係關於包括內部加熱器之RF孔隙，諸如天線。
發明背景 某些天線技術需要對天線加熱以便使天線達到操作溫度。舉例而言，利用液晶之某些天線必須使液晶加熱至特定溫度以便使液晶視需要操作。
在與液晶顯示器(LCD)相關之先前技術中，電阻式加熱元件用以將LC保持為高於特定溫度以用於進行適當操作，例如，在環境溫度可達到-40 C至-30 C之汽車顯示器應用中。此等加熱元件係在與主要LCD基體分離之玻璃基體上由諸如氧化銦錫(ITO)之透明導體製成。此基體隨後經結合至主要LCD基體以提供導熱性。因為加熱元件對光學頻率係透明的，所以即使加熱元件在信號路徑中，加熱元件仍係實施用於LCD之加熱器的簡單且實用的方式。
然而，在考慮基於LC之天線時，此方法不可行。因為ITO及類似材料在RF頻率下不透明，所以將此等類型之加熱器元件置放於RF信號之路徑中將使RF信號衰減且使天線之效能降級。
因此，基於LC之天線的先前技術實施例使用附接至金屬饋入結構之電阻式加熱元件或具有良好熱性質之其他塊體機械結構以對天線的LC層所駐存的內部部分加熱。然而，因為電阻式加熱元件在天線層疊中與LC層在實體上分離數個層(包括熱絕緣體層)，所以相較於LCD實施，必須施加顯著較多的熱功率以便對液晶加熱。
基於LC之天線的其他實施嘗試自天線孔隙之邊緣對LC層加熱。此等實施例需要400至500 W功率且在此功率下需要30至40分鐘來使LC層達到操作溫度。此係加熱功率資源之低效使用。
發明概要 揭示一種用於一射頻(RF)天線之加熱器以及其使用方法。在一個實施例中，一種天線包含：一實體天線孔隙，其具有RF天線元件之一陣列；以及多個加熱元件，各加熱元件處於RF元件之該陣列的RF元件對之間。
較佳實施例之詳細說明 在以下描述中，闡述眾多細節以提供對本發明之更透徹解釋。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本發明可在無此等特定細節的情況下進行實踐。在其他情況下，以方塊圖形式而非詳細展示熟知結構及裝置以便避免混淆本發明。
本發明之實施例包括用於將加熱器(例如，加熱元件)置放於基於LC之射頻(RF)天線孔隙的液晶胞元之內部的技術。在一個實施例中，加熱器靠近RF元件且較接近係RF天線元件之部分的液晶(LC)而置放於天線孔隙內部。相較於使用使孔隙內部之溫度升高的較間接加熱方法，例如饋入結構之背面上的電阻式加熱元件，此情形允許較直接地對孔隙加熱，降低加熱器功率要求且縮短溫度升高時間。
加熱器實施不干擾孔隙之RF性質係重要的。在一個實施例中，加熱器元件(例如，加熱器跡線)位於天線孔隙內減少且潛在地消除RF干擾同時提供孔隙內之較直接加熱的部位處。在一個實施例中，此係藉由將RF元件之間的加熱元件置於與RF元件幾乎相同之平面上來實現。在一個實施例中，加熱器元件之部位係在與膜片層之膜片元件相同的平面中，該膜片層為貼片/膜片開槽陣列天線之部分。藉由將孔隙內部之加熱器配線移動至與膜片金屬幾乎相同之平面上，加熱絲與RF信號之相互作用減少且潛在地減至最少。
本文中所揭示之技術亦包括用於偵測天線孔隙內之溫度的方法。在一個實施例中，自在電晶體背板正上方之電晶體偵測溫度。在一個實施例中，電晶體背板係薄膜電晶體(TFT)背板。在一個實施例中，若電晶體背板上之電晶體接觸LC或其他材料，則偵測電晶體之溫度提供對LC/材料之溫度的指示。
本文中所描述之技術減少加熱器系統之成本，需要較少功率，減少孔隙溫度之升高時間且縮減用以控制天線之控制器之佔據面積。更具體而言，在一個實施例中，本文中所描述之技術需要75至100瓦特功率，且將在20分鐘內使LC層溫度達到操作溫度。
此外，通常在破出(break-out)印刷電路板(PCB)上感測溫度，該印刷電路板大體上自包括貼片玻璃層及膜片玻璃層以及LC層之玻璃總成實體地移除。玻璃上溫度感測提供對熱管理反饋迴路之更緊密控制。綜述
在一個實施例中，加熱器結構由若干部分組成：加熱元件；加熱器電力匯流條，其用以向加熱器元件供電；及連接方案，其用以將加熱器電力匯流條連接至位於孔隙外部之加熱器電源供應器。在一個實施例中，加熱器元件係金屬絲。在一個實施例中，加熱器電力匯流條具有極低電阻。
取決於實施，加熱器配線、加熱器匯流條及加熱器連接件之實施可需要在孔隙製造期間額外地沈積導體層、鈍化層、通孔開口等。此等額外層可用以建置加熱器結構，使加熱器結構與其他結構電氣或化學隔離且視需要提供加熱器至現存孔隙結構之介面。 加熱絲
需要均勻地進行對孔隙之加熱。本文中描述可實現此目標之加熱絲之兩種組態。
在一個實施例中，加熱絲具有相等長度，且此等加熱絲之橫截面之尺寸遍及加熱絲之長度及在加熱絲間係相同(或類似)的。總體而言，此提供孔隙上每單位面積相同之功率耗散。在一個實施例中，加熱絲均勻地分散於孔隙品質區域上方，其中加熱絲佈置於膜片之間而不跨越或接觸貼片或膜片。在一個實施例中，橫越孔隙區域，加熱絲彼此隔離近似相同的距離(相同間距)。
圖1A說明用以對天線孔隙中之RF天線元件加熱的加熱元件之實例，其中加熱絲具有相等線長且遵循RF元件之間的閘極佈線及加熱器佈線。在一個實施例中，閘極佈線係用以控制接通及斷開下文更詳細描述的基於液晶之RF天線元件之閘極的佈線。
參看圖1A，天線孔隙片段100說明RF天線元件之天線陣列的四分之一。在一個實施例中，四個天線孔隙片段耦接在一起以形成整個陣列。應注意，其他數目個片段可用以建構整個天線陣列。舉例而言，在一個實施例中，該等片段經塑形，耦接在一起之此等三個片段形成RF天線元件之圓形陣列。關於天線片段及其耦接在一起之方式的更多資訊，參見2016年3月3日申請之題為「ANTENNA ELEMENT PLACEMENT FOR A CYLINDRICAL FEED ANTENNA」的美國申請專利公開案第US2016/0261042號且參見2016年3月3日申請之題為「APERTURE SEGMENTATION OF A CYLINDRICAL FEED ANTENNA」的美國申請專利公開案第US2016/0261043號。應注意，本文中所描述之技術不限於對天線孔隙片段進行操作，且可用於含有RF天線元件之整個陣列的單一孔隙上。
加熱絲(元件) 101展示於天線孔隙片段100上。在一個實施例中，加熱絲101之長度係相等的。在一個實施例中，加熱絲101位於天線陣列中之RF天線元件(圖中未示)之間。在一個實施例中，加熱絲101遵循用以控制閘極從而接通及斷開陣列中之個別RF天線元件的閘極線。在一個實施例中，加熱絲101等距地位於RF元件之間。
在一個實施例中，加熱絲101相對於彼此之距離相等。換言之，加熱絲對之間的間隔係相等的。應注意，此並非要求，但其可有助於提供對天線孔隙之較均勻加熱。在一個實施例中，當天線陣列中之天線元件以環定位時，加熱絲101中之個別加熱絲等距地位於RF天線元件之兩個連續環之間。在替代實施例中，加熱絲對之間的間隔不相等。
應注意，圖1A中所描繪之加熱器配線指示配線之相對位置及佈線，但並不表示金屬絲之配線大小或數目。舉例而言，在一個實施例中，可移除每隔一個的金屬絲，其中剩餘金屬絲提供必要加熱且加熱在區域上方均勻地提供。關於加熱絲之大小，其大小係基於加熱絲自身之材料性質及金屬絲將提供之熱量。
在一個實施例中，按以下方式選擇加熱絲101之加熱絲橫截面(高度及寬度)。首先，針對給定的所欲加熱器供應電壓與加熱絲之數目及長度，將用於對孔隙區域加熱之所需功率轉換成用於加熱絲之電阻。又，結合加熱絲材料之性質使用此電阻值以判定所需加熱絲橫截面。應注意，其他考慮因素可用以選擇加熱絲橫截面，包括但不限於製造良率。
在另一實施例中，加熱絲之長度不相等且其橫截面不相等。在一個實施例中，其中具有不等長度之加熱絲在RF元件之間的同心弧上。在一個實施例中，加熱絲寬度相等且金屬絲高度自片段之中心徑向地調整以提供孔隙區域上每單位面積均勻的功率。
圖1B說明天線孔隙上之加熱絲的實施例，該天線孔隙具有長度不等且其橫截面彼此不等之加熱絲。參看圖1B，加熱絲111展示於天線孔隙片段110上，該片段係與圖1A中所描述相同類型之孔隙片段。在一個實施例中，數個天線孔隙耦接在一起以形成完整的天線陣列。與圖1A中一樣，在一個實施例中，加熱絲佈線於RF元件之間。在一個實施例中，彼佈線遵循用於控制天線元件之閘極的閘極佈線。
在一個實施例中，目標仍係提供每單位面積幾乎均勻的功率耗散。然而，在此狀況下，加熱絲橫截面之高度在孔隙區域上變化以控制電流及電阻，從而提供每面積相同的功率耗散，但加熱絲具有不等長度。
應注意，圖1B中所描繪之加熱器配線指示配線之相對位置及佈線，但並不表示金屬絲之配線大小或數目。關於加熱絲之大小，其大小係基於加熱絲自身之材料性質及金屬絲將提供之熱量。
在一個實施例中，加熱絲處於膜片特徵之間，且並不跨越或接觸具有貼片/槽孔對之天線元件之可調式開槽陣列中的貼片或膜片特徵。在圖2中所提供之說明實例中，加熱絲以環形式處於膜片/貼片元件之環中間，其中具有加熱絲之額外內部及外部環。在一個實施例中，加熱配線之環在孔隙區域上方以相同徑向間距處於同心環上。在一個實施例中，加熱器配線徑向間距與RF元件之徑向間距相同。在替代實施例中，加熱器配線徑向間距與RF元件之徑向間距不相同。
在一個實施例中，加熱絲近似等距地處於RF元件之間。
圖2說明具有膜片層及貼片層之天線孔隙的實例橫截面或側視圖。參看圖2，貼片層201及膜片層202相對於彼此分離，分別包括貼片槽孔及膜片槽孔以形成可調式開槽陣列。此陣列係熟知的且亦在下文更詳細地予以描述。在一個實施例中，貼片層201及膜片層202係玻璃基體。應注意，貼片層及膜片層在下文中可分別被稱為貼片玻璃層及膜片玻璃層。然而應理解，出於本文中之目的，包括「貼片玻璃層」及「膜片玻璃層」之實施例在基體不同於玻璃時可分別藉由「貼片基體層」及「膜片基體層」(或貼片基體及膜片基體)實施。
貼片金屬211製造至貼片玻璃層201上。鈍化貼片層231製造於貼片金屬層211上方。液晶(LC)對準層213製造於鈍化貼片層231之頂部上。膜片金屬層212之區段製造至膜片玻璃層202上。鈍化膜片層232製造於膜片金屬212上方。加熱絲240製造於鈍化膜片層232之頂部上。在一個實施例中，加熱絲240近似等距地位於一對膜片元件之間。其他加熱絲亦以此方式位於膜片元件之間。另一鈍化層233製造於鈍化層232及加熱絲240上方。LC對準層213製造於鈍化膜片層233之頂部上。
應注意，LC對準層213用以對準LC 260使得其以此項技術中所熟知之方式指向單一方向。 加熱器電力匯流條
提供電力匯流條以將電力供應至加熱絲。此等匯流條之實例說明於以下諸圖中。在一個實施例中，當相較於加熱絲時，電力匯流條之電阻低若干數量級，使得自匯流條之一端至另一端存在小的電壓降，使得所有加熱絲在加熱絲之各匯流條末端處可具有相同電壓。此使得管理至加熱絲之網路之電力分配較簡單。
在一個實施例中，加熱器匯流條置放於孔隙內部使得加熱絲能夠在加熱絲之各末端處連接至適當供電電壓。
在一個實施例中，加熱器匯流條係出於將電力提供至加熱絲網路而單獨地置放至孔隙中之單獨結構。
在另一實施例中，孔隙中現存之結構可用以亦充當加熱器匯流條。在一個實施例中，該加熱器匯流條(或多個匯流條)經建置至孔隙之密封結構中。在另一狀況下，膜片金屬(例如，銅)平面可用作加熱器匯流條以接收或提供用於加熱絲之電流。
圖3A說明整合於天線孔隙上以用於具有相等長度之加熱絲的加熱器電力匯流條置放之實例。參看圖3A，表示耦接在一起以形成整個天線陣列之天線片段中之一者的天線孔隙片段300包括加熱器匯流條線301及302。加熱器電力匯流條線301及302電氣連接至加熱絲303且將電力提供至加熱絲303。
圖3B說明整合於天線孔隙上以用於具有不等長度之加熱絲的加熱器電力匯流條置放之實例。參看圖3B，加熱器電力匯流條303及304電氣連接至天線孔隙片段310上之加熱絲305。 加熱器匯流條至電源供應器之連接
在一個實施例中，使孔隙之內部上的加熱器匯流條處於孔隙結構外部以進行至加熱器電源供應器之連接。在一個實施例中，此可藉由將加熱器匯流條經由天線孔隙之外部部分處的邊界密封結構連接至孔隙中在孔隙邊界密封件外部之層中之一者上的金屬化層來實現。舉例而言，一個此金屬化層係在膜片玻璃層上或在貼片玻璃層上。此金屬化物連接至密封件內部之加熱器匯流條，且自密封件內部穿過密封件延伸且伸出至貼片膜片玻璃層或膜片玻璃層之延伸超出彼此的部分。此等可被稱作上懸區(overhang region)。在此等狀況下，貼片玻璃層或膜片玻璃層之在彼等上懸區之下的部分可被稱作下懸區(under-hang region)。
圖4A及圖4B說明穿過邊界密封件而伸出至膜片玻璃層上懸物上之加熱器匯流條之實例。在一個實施例中，RF孔隙在此狀況下經切割使得膜片玻璃層及貼片玻璃層兩者皆具有上懸區(其中基體具有不面對玻璃層的與金屬化面對置之金屬化區)。應注意，雖然膜片層及貼片層可在本文中時常描述為玻璃層，但其不限於玻璃且可構成其他類型之基體。
圖4A說明用於將加熱器匯流條連接至加熱器電源供應器之加熱器匯流條連接方案。參看圖4A，在一個實施例中，加熱器電源供應器(圖中未示)位於包括加熱絲的諸如天線元件陣列430的天線元件陣列外部。天線孔隙片段400包括如本文中所論述之貼片層及膜片層。膜片層之被稱作膜片上懸物401及402的一部分在貼片層之部分上方延伸。類似地，貼片玻璃層之在本文中被稱作貼片上懸物403的一部分在膜片玻璃層之一部分上延伸。膜片玻璃層及貼片玻璃層藉由孔隙邊界密封件460密封在一起。加熱器電力匯流條410在密封件跨越處421跨越邊界密封件460。加熱器匯流條411在密封件跨越處420跨越邊界密封件460且連接至電源供應器。在兩種狀況下，加熱器電力匯流條410及加熱器匯流條411能夠藉由退出天線孔隙片段400而經由電源供應器連接。天線孔隙片段400包括電氣連接至天線元件陣列430中之加熱絲481的加熱器電力匯流條410及411。
圖4B為加熱器匯流條之一般橫截面，該加熱器匯流條連接至孔隙內部之加熱絲，在密封件下方延伸且伸出至膜片上懸物上之結合襯墊結構。參看圖4B，加熱器匯流條金屬443在邊界密封件(邊界密封黏著劑450)下方，在膜片玻璃層431上在鈍化層446之頂部上延行。因此，加熱器匯流條層443在邊界密封黏著劑450之下。邊界密封黏著劑450將貼片層430耦接至膜片玻璃層431，包括製造於其上之層。
加熱絲444沈積於鈍化層446以及加熱器匯流條金屬443之一部分的頂部上，藉此電氣連接電力匯流條金屬443與加熱絲444。加熱絲444製造於鈍化層441之一部分上且製造至加熱器匯流條金屬443之一部分上，該鈍化層441製造於膜片金屬445之頂部上。在替代實施例中，加熱器匯流條金屬443與加熱絲444之間存在鈍化層，其中穿過該鈍化層之通孔連接加熱器匯流條金屬443與加熱絲444。
鈍化層441製造於加熱絲444以及加熱器電力匯流條金屬443之至少一部分的頂部上。對準層432製造於鈍化層441之頂部上。鈍化層441亦製造於貼片層430之底部上。類似地，對準層432製造於貼片層430上之鈍化層441之一部分上方。應注意，雖然加熱絲444展示為直接沈積於加熱器匯流條金屬443之頂部上而其間無鈍化層及通孔，但在替代實施例中，另一鈍化層沈積於加熱絲444與加熱器匯流條金屬443之間，其中使用通孔進行兩者之間的電氣連接。此鈍化層在加熱絲金屬經蝕刻時保護加熱器匯流條金屬。
結合襯墊/連接器結構442係將電源供應器電氣連接至加熱器匯流條金屬443之部位。
用於加熱器匯流條之電力可在邊界密封件內部、在邊界密封件自身內或在邊界密封件外部自孔隙之貼片玻璃層側跨越至孔隙之膜片玻璃層側。使加熱器匯流條伸出至貼片層上懸物具有如下優點：可能使連接器內之加熱器連接用於自控制器電子構件至孔隙之介面線之剩餘部分。以下說明展示在邊界密封件內部及在邊界密封件內進行此之方法。
圖5說明在邊界密封件內部自膜片層電氣跨接至貼片層之加熱器電力匯流條之實施例。參看圖5，貼片玻璃層501展示為在膜片玻璃層502上方。存在製造至貼片玻璃層501及膜片玻璃層502上之數個層，且邊界密封黏著劑521將此等兩個基體耦接在一起。在一個實施例中，貼片玻璃層501及膜片玻璃層502包含玻璃層，但其可為其他類型之基體。
膜片金屬層541製造於膜片層502之頂部上。鈍化層531製造於膜片金屬541以及不存在膜片金屬541處之膜片層502之頂部上。在鈍化層531上方包含加熱器匯流條金屬512。鈍化層550在處於膜片金屬541上之鈍化層531上方。加熱絲510製造於鈍化層550以及加熱器匯流條金屬512之一部分的頂部上。在替代實施例中，加熱器匯流條金屬512與加熱絲510之間存在鈍化層，其中具有該鈍化層之通孔連接加熱器匯流條金屬512與加熱絲510。鈍化層530製造於加熱絲510或加熱絲510之至少一部分上方，其中對準層540在鈍化層530之頂部上。鈍化層532製造於貼片層501上。為加熱器匯流條供電之金屬化物511在鈍化層532之頂部上。鈍化層530覆蓋加熱器匯流條金屬511之一部分，而對準層540覆蓋鈍化層530之一部分且用於對準LC 560。結合/連接器結構513經定位以允許加熱器電力匯流條與外部電源供應器(圖中未示)之間的電氣連接。
導電跨接件520將加熱器匯流條金屬511電氣連接至加熱器匯流條金屬512，使得連接至連接器結構513之電源供應器能夠經由加熱器匯流條金屬511、經由導體跨接件520將電力供應至加熱器匯流條金屬512，加熱器匯流條金屬512將電力提供至加熱絲510。
圖6說明在邊界密封結構內自膜片層電氣跨接至貼片層之加熱器匯流條之一個實施例。參看圖6，導電跨接件620與邊界密封件621在一起，且提供製造於貼片玻璃層601上之加熱器匯流條金屬611至在膜片玻璃層602上之加熱器匯流條612之間的電氣連接。加熱絲615製造於鈍化層650之一部分上且製造至加熱器匯流條金屬612之一部分上，該鈍化層650製造於膜片金屬641之頂部上。在替代實施例中，加熱器匯流條金屬612與加熱絲615之間存在鈍化層，其中穿過該鈍化層之通孔連接加熱器匯流條金屬612與加熱絲615。
貼片上懸物在邊界密封件外部不具有面對的膜片玻璃。下懸膜片在邊界密封件外部不具有面對的貼片玻璃。上懸物或下懸物上之金屬化物因此可接近以進行至加熱器電源供應器/控制器之連接。舉例而言，可藉由ACF (各向異性導電黏著劑)進行至撓曲纜線之此連接。此撓曲纜線可連接至加熱器電源供應器/控制器。此加熱器電源供應器/控制器可在孔隙控制器板上或可為獨立的電源供應器/控制器單元。
應注意，在諸圖中，除此加熱器配線外，尤其圍繞邊界密封區之貼片玻璃在其上具有數個其他結構。如所繪製之加熱器連接結構僅聚焦於向加熱器供電之方法，且並不試圖展示與其他貼片結構之整合，例如，自貼片上懸物連接至膜片金屬之電壓匯流條。在加熱器供電金屬化物511 (在圖5中)及611 (在圖6中)上方之鈍化層使此加熱器供電金屬化物與貼片電路系統之剩餘部分隔離。 加熱器配線、加熱器匯流條及連接件之置放
加熱器配線及加熱器匯流條可置放於孔隙之貼片玻璃側、孔隙之膜片玻璃側，或具有可具有在孔隙之貼片玻璃(非玻璃)層及膜片玻璃(非玻璃)層兩者上的部分。用於加熱器之連接件可出現於孔隙之貼片玻璃層或膜片玻璃層側上。 RF 孔隙內部之溫度感測器
在一個實施例中，一或多個溫度感測器位於孔隙內。此等溫度感測器用以監測內部孔隙溫度且控制包括加熱元件(金屬絲)、加熱器匯流條及加熱器連接件之加熱器是否需要從事孔隙中之溫度的調節。此在RF天線元件需要置於某一溫度下或溫度範圍內之情況下可係必要的。舉例而言，當RF天線元件中之各者包括LC時，若LC在某一溫度下，則天線元件較有效地操作。因此，藉由監測孔隙內之溫度且判定LC之溫度低於其最佳溫度範圍，加熱絲、匯流條及連接件可用以對內部孔隙加熱直至LC在所欲溫度範圍內為止。 使用天線元件控制電晶體 ( 例如，TFT ) 用於 孔隙溫度量測
本發明之實施例包括用於使用整合至貼片層基體上之電晶體(例如，TFT)來量測LC溫度的技術。在一個實施例中，此技術使用TFT之隨溫度而改變的遷移率特性來指示溫度。
圖7A至圖7C為在不同溫度下之典型的TFT電壓對電流曲線圖。參看圖7A至圖7C，各圖表具有針對兩個Vds值之曲線，其中垂直軸線係Id，水平軸線係Vgs。
應注意，針對給定Vds及Vgs之Id隨溫度而改變。藉由使用此TFT特性且將Vgs及Vds設定為已知的恆定值，所量測之Id值可與TFT之溫度相關。
圖8A為用於使用TFT (或其他類型之電晶體)判定LC之溫度之估計值的處理程序之一個實施例的流程圖。TFT連接至LC。因此，TFT之溫度提供對LC之溫度的指示。該處理程序藉由包括溫度監測子系統之溫度控制系統執行。
參看圖8A，該處理程序以如下步驟開始：調整被稱作數位至類比轉換器(DAC)值之數位電壓值，直至電壓Vgs量測類比至數位轉換器(ADC)指示預定義Vgs值為止(處理區塊801)。接下來，溫度控制系統中之處理邏輯藉由讀取正監測橫越電流感測電阻器之電壓的Id量測ADC來量測電流Id (處理區塊802)。基於Vgs電壓值及Id電流值，處理邏輯使Id值與經校準溫度值相關(處理區塊803)。該相關可藉由相關器/處理單元(例如，處理器)執行，該相關器/處理單元使用該等值存取查找表(LUT)以判定TFT之對應溫度值。
圖8B說明溫度量測電路系統之實例。參看圖8B，電壓值藉由DAC 861提供至具有與電晶體864串聯耦接之電流感測器電阻器862的電路。在一個實施例中，電晶體864接觸RF天線元件中之液晶(LC)。在一個實施例中，電晶體864包含薄膜電晶體(TFT)。在一個實施例中，自DAC 861輸出之電壓值來自溫度控制器831。在一個實施例中，溫度調整單元843可基於正被監測之電晶體之類型而提供不同電壓值。
使用比較器863監測橫越電流感測器電阻器862之電壓值以產生電流量測值，該電流量測值藉由ADC 810轉換成數位形式。基於量測電流及所量測之Vgs電壓，相關器841基於電晶體864與所量測之電流Id及Vgs電壓之間的相關性而判定電晶體864之溫度842 (處理區塊803)。由於電晶體864接觸LC，因此電晶體864之溫度用以指示或表示LC之溫度。
圖8C為用於使用以不同於圖8A之方式的方式組配的TFT (或其他類型之電晶體)判定LC之溫度之估計值的處理程序之一個實施例的流程圖。如在圖8A中，TFT連接至LC，且TFT之溫度提供對LC之溫度的指示。該處理程序藉由包括溫度監測子系統之溫度控制系統執行。
參看圖8C，該處理程序以如下步驟開始：調整被稱作數位至類比轉換器(DAC)值之數位電壓值，直至電壓Vds量測類比至數位轉換器(ADC)指示預定義Vds值為止(處理區塊804)。接下來，溫度控制系統中之處理邏輯藉由讀取正監測橫越電流感測電阻器之電壓的Id量測ADC來量測電流Id (處理區塊805)。基於Vds電壓值及Id電流值，處理邏輯使Id值與經校準溫度值相關(處理區塊806)。該相關可藉由相關器/處理單元(例如，處理器)執行，該相關器/處理單元使用該等值存取查找表(LUT)以判定TFT之對應溫度值。
圖8D說明使用圖8C之程序的用於TFT之溫度監測電路的另一實例。圖8D中之電路大體上類似於圖8B之電路，除了電晶體814以不同方式耦接外。因此，藉由監測子系統進行之量測及溫度控制器831之操作以相同方式操作。
在一個實施例中，多個測試TFT可圍繞天線陣列中之RF元件(及其LC)而分散以量測各種部位處之溫度及/或用於溫度平均。 使用 LC 之 電容性質來量測 LC 溫度
在一個實施例中，LC溫度藉由使用LC之電容性質來量測。此使用LC的特性：電容依據溫度而改變。
在一個實施例中，電氣測試電容器藉由以下操作製成：將一導電表面置放於貼片玻璃層上及將一匹配導電表面置放於膜片玻璃層上，藉此產生具有充當分離介電材料之LC的電容器。此等導電表面連接至量測電容之電路系統(諸如，電容至數位轉換器(CDC))。由於LC之電容隨溫度而變，因此測試電容器之電容可直接與LC之溫度相關。
圖9說明用以判定LC之電容以便判定RF天線元件中之LC之溫度的電路。參看圖9，激勵信號901經提供至將膜片玻璃層910E連接至液晶910C之導體910D。在一個實施例中，該激勵係方波。在一個實施例中，激勵信號901來自具有輸入提供之溫度控制器931的DAC。在一個實施例中，溫度調整單元943可基於正被監測之測試電容器之類型而提供不同電壓值。
貼片玻璃層910A使用導體910B耦接至液晶910C。將信號901之方波施加至導體910D引起在液晶910C上產生電容，該電容藉由Σ-∆數位轉換器(CDC) 902量測。CDC 902之輸出經提供至溫度控制器931，該溫度控制器931使用相關器941使電容量測值與基於LC之測試電容器的LC之溫度942相關。此溫度接著用作陣列中之RF天線元件中的LC之溫度。
在又一實施例中，溫度監測子系統可操作以量測液晶之衰減速度，且使衰減速度與液晶之溫度相關。LC之衰減速度係此項技術中熟知的，且使用LC之時間量易於被追蹤。在一個實施例中，相關性操作係以與上文結合圖8B、圖8D及圖9所描述之方式相同的方式執行。
在一個實施例中，多個測試貼片圍繞基於LC之RF天線元件的天線陣列而分散以量測溫度各種部位及/或用於溫度平均。
包括加熱器元件及加熱器匯流條之加熱器結合溫度感測器而操作以將反饋提供至加熱器系統。溫度感測器可在孔隙中或在孔隙上。孔隙內部之溫度與由感測器量測到之溫度的某種相關性可能需要由校準程序建立。
在一個實施例中，孔隙之溫度藉由控制迴路來調節，該控制迴路由溫度感測器及加熱器電源供應器/控制器組成。當感測器指示孔隙低於其操作溫度時，加熱器功率控制器使加熱器接通以對孔隙加熱。存在可使用本文中所描述之加熱器結構控制所欲孔隙溫度的許多方法。
在替代實施例中，替代將加熱器置放於RF孔隙內部，在頂置板上進行相同類型之加熱絲圖案、加熱絲圖案置放、加熱器匯流條及加熱器匯流條置放。在一個實施例中，頂置板係在RF孔隙之面向衛星之側的正上方的基體。在一個實施例中，實施與上文所描述用於RF孔隙內(在RF元件/LC平面中)之實施相同。
在一個實施例中，當將加熱器置放於頂置板上時，頂置板置放成使加熱絲圖案在貼片層之頂部與頂置板之底部之間，儘可能接近LC層。關於將加熱器置放於頂置板上之一個潛在問題在於，來自貼片層之RF與頂置板上之加熱絲的相互作用可對正由RF孔隙形成之RF圖案具有不利的影響。為減少RF與加熱絲之相互作用，在一個實施例中，貼片層儘可能薄以將加熱器移動成儘可能接近RF元件/LC平面。
圖21A及圖21B說明頂置板之實例，該頂置板具有附接至其之加熱器圖案。參看圖21A及圖21B，頂置板2101包括在其底面上之加熱絲圖案2103。加熱器匯流條2102亦附接至頂置板2101之底部。頂置板2101耦接至包括如圖21B中所展示之RF天線元件之孔隙區域2110、貼片上懸物2103的片段2100。天線實施例之實例
上文所描述之技術可與平板天線一起使用。此類平板天線之實例經揭示。平板天線包括天線孔隙上之天線元件之一或多個陣列。在一個實施例中，天線元件包含液晶胞元。在一個實施例中，平板天線係圓柱饋入式天線，其包括矩陣驅動電路系統以唯一地定址及驅動並非以列及行置放之天線元件中之各者。在一個實施例中，該等元件以環置放。
在一個實施例中，具有天線元件之一或多個陣列的天線孔隙由耦接在一起之多個片段組成。當耦接在一起時，片段之組合形成天線元件之閉合同心環。在一個實施例中，同心環相對於天線饋源係同心的。天線系統之實例的綜述
在一個實施例中，平板天線係超穎材料天線系統之部分。用於通訊衛星地面站之超穎材料天線系統的實施例經描述。在一個實施例中，天線系統係在行動平台(例如，航空、海上、陸地等)上操作之衛星地面站(ES)的組件或子系統，該行動平台使用Ka頻帶頻率或Ku頻帶頻率進行操作以用於民商衛星通訊。應注意，天線系統之實施例亦可用於並非在行動平台上之地面站(例如，固定或可運輸地面站)中。
在一個實施例中，天線系統使用表面散射超穎材料技術以形成及操控經由單獨天線傳輸及接收波束。在一個實施例中，天線系統係類比系統，其與使用數位信號處理來以電氣方式形成及操控波束之天線系統(諸如，相控陣列天線)形成對比。
在一個實施例中，天線系統由三個功能子系統組成：(1)由柱面波饋入架構組成之波導結構；(2)係天線元件之部分的波散射超穎材料單位胞元之陣列；及(3)用以命令使用全像原理自超穎材料散射元件形成可調整輻射場(波束)之控制結構。 波導結構之實例
圖10說明具有天線元件之一或多個陣列的孔隙，該等天線元件圍繞圓柱饋入式天線之輸入饋源而以同心環置放。在一個實施例中，圓柱饋入式天線包括用以提供柱面波饋源之同軸饋源。在一個實施例中，柱面波饋入架構藉由以圓柱方式自饋點向外擴散之激勵自中心點向天線饋入。亦即，圓柱饋入式天線產生向外行進之同心饋波。即使如此，圍繞圓柱形饋源之圓柱饋入式天線之形狀仍可為圓形、正方形或任何形狀。在另一實施例中，圓柱饋入式天線產生向內行進之饋波。在此狀況下，饋波最顯然來自圓形結構。 天線元件
在一個實施例中，天線元件包含貼片天線之群組。貼片天線之此群組包含散射超穎材料元件之陣列。在一個實施例中，天線系統中之各散射元件係單位胞元之部分，該單位胞元由下部導體、介電基體及上部導體組成，該上部導體嵌設於互補電感-電容式諧振器(「互補電LC」或「CELC」)中，該諧振器經蝕刻於上部導體中或沈積至上部導體上。如熟習此項技術者將理解，相對於液晶，LC在CELC之內容背景中係指電感-電容。
在一個實施例中，液晶(LC)安置於圍繞散射元件之間隙中。此LC藉由上文所描述之直接驅動實施例來驅動。在一個實施例中，液晶囊封於各單位胞元中且將相關聯於槽孔之下部導體與相關聯於其貼片之上部導體分離。液晶具有隨包含液晶之分子之定向而變的電容率，且分子之定向(及因此電容率)可藉由調整橫越液晶之偏壓電壓來控制。使用此性質，在一個實施例中，液晶整合接通/斷開開關以用於將能量自導引波傳輸至CELC。當接通時，CELC類似於電氣小偶極天線而發射電磁波。應注意，本文中之教示不限於具有關於能量傳輸以二元方式操作之液晶。
在一個實施例中，此天線系統之饋源幾何形狀允許天線元件相對於波饋源中之波之向量以四十五度(45°)角定位。應注意，可使用其他位置(例如，以40°角)。元件之此位置實現對由元件接收或自元件傳輸/輻射之自由空間波的控制。在一個實施例中，天線元件以小於天線之操作頻率之自由空間波長的元件間間距來配置。舉例而言，若每波長存在四個散射元件，則30 GHz傳輸天線中之元件將為大約2.5 mm (亦即，30 GHz之10 mm自由空間波長的1/4)。
在一個實施例中，兩組元件垂直於彼此且在被控制至同一調諧狀態之情況下同時具有相同振幅激勵。將該等元件相對於饋波激勵旋轉+/-45度一次實現兩個所欲特徵。將一組旋轉0度且將另一組旋轉90度將實現垂直目標，但未實現等振幅激勵目標。應注意，0度及90度可用以在自兩側向單一結構中之天線元件之陣列饋入時實現隔離。
來自各單位胞元之輻射功率的量係使用控制器藉由將電壓施加至貼片(橫越LC通道之電位)來控制。至各貼片之跡線用以將電壓提供至貼片天線。該電壓用以調諧或解調電容且因此個別元件之諧振頻率用以實現波束成形。所需電壓取決於正使用之液晶混合物。液晶混合物之電壓調諧特性主要由臨限電壓及飽和電壓描述，在該臨限電壓下，液晶開始受電壓影響，在高於該飽和電壓時，電壓之增加並不引起液晶中之主要調諧。此等兩個特性參數可針對不同的液晶混合物而改變。
在一個實施例中，如上文所論述，矩陣驅動器用以將電壓施加至貼片，以便在各胞元不具有單獨連接件(直接驅動器)之情況下將各胞元與所有其他胞元分離地驅動。因為元件之高密度，矩陣驅動器係個別地定址各胞元之高效方式。
在一個實施例中，用於天線系統之控制結構具有2個主要組件：用於天線系統的包括驅動電子構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以使得不干擾輻射之方在整個輻射RF陣列上散置。在一個實施例中，用於天線系統之驅動電子構件包含用於商業電視設備中之商業現用LCD控制件，其針對各散射元件藉由調整至彼元件之AC偏壓信號之振幅或作用時間循環來調整偏壓電壓。
在一個實施例中，天線陣列控制器亦含有執行軟體之微處理器。控制結構亦可併有感測器(例如，GPS接收器、三軸羅盤、3軸加速度計、3軸陀螺儀、3軸磁力計等)以將部位及定向資訊提供至處理器。部位及定向資訊可藉由在地面站中及/或可能並非天線系統之部分的其他系統提供至處理器。
更具體而言，天線陣列控制器控制斷開哪些元件及接通彼等元件且在操作頻率下處於哪一相位及振幅位準。該等元件藉由電壓施加而針對頻率操作選擇性地解調。
為進行傳輸，控制器將電壓信號之陣列供應至RF貼片以產生調變或控制圖案。控制圖案使元件轉至不同狀態。在一個實施例中，使用多態控制，其中使各種元件接通及斷開至變化之位準，以相對於方波，進一步近似正弦控制圖案(亦即，正弦灰度調變圖案)。在一個實施例中，一些元件相比其他元件較強地輻射，而非一些元件輻射且一些元件不輻射。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變化的量，藉此可變地解調元件且使一些元件相比其他元件較多地輻射。
聚焦波束由元件之超穎材料陣列的產生可藉由相長及相消干涉之現象來解釋。若當個別電磁波在自由空間中交會時其具有同一相位，則該等個別電磁波加總(相長干涉)，且若當個別電磁波在自由空間中交會時其處於反相，則該等個別電磁波彼此抵消(相消干涉)。若開槽天線中之槽孔經定位使得各連續槽孔定位成與導引波之激勵點相距不同距離，則來自彼元件之散射波將與先前槽孔之散射波具有不同相位。若該等槽孔隔開導引波長的四分之一，則各槽孔將與先前槽孔具有四分之一相位後移而將波散射。
藉由使用該陣列，可產生的相長及相消干涉之圖案之數目可增加，使得使用全像術原理，波束可在理論上指向與天線陣列之瞄準線相差正或負九十度(90°)的任何方向。因此，藉由控制接通或斷開哪些超穎材料單位胞元(亦即，藉由改變接通哪些胞元及斷開哪些胞元之圖案)，可產生相長及相消干涉之不同圖案，且天線可改變主波束之方向。接通及斷開單位胞元所需之時間指定波束可自一個部位切換至另一部位之速度。
在一個實施例中，天線系統針對上行鏈路天線產生一個可操控波束，且針對下行鏈路天線產生一個可操控波束。在一個實施例中，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並形成導向衛星之傳輸波束。在一個實施例中，天線系統係類比系統，其與使用數位信號處理來以電氣方式形成及操控波束之天線系統(諸如，相控陣列天線)形成對比。在一個實施例中，天線系統被視為「表面」天線，該天線尤其在相較於習知圓盤式衛星電視天線接收器時係平坦且相對低剖面的。
圖11說明包括接地平面及可重組配諧振器層之一列天線元件的透視圖。可重組配諧振器層1230包括可調式槽孔1210之陣列。可調式槽孔1210之陣列可經組配以使天線指向所欲方向。可調式槽孔中之各者可藉由使橫越液晶之電壓變化而調諧/調整。
在圖11中，控制模組1280耦接至可重組配諧振器層1230以藉由使橫越液晶之電壓變化來調變可調式槽孔1210之陣列。控制模組1280可包括場可規劃閘陣列(「FPGA」)、微處理器、控制器、系統單晶片(SOC)或其他處理邏輯。在一個實施例中，控制模組1280包括用以驅動可調式槽孔1210之陣列的邏輯電路(例如，多工器)。在一個實施例中，控制模組1280接收包括待驅動至可調式槽孔1210之陣列上的全像繞射圖案之規格的資料。全像繞射圖案可回應於天線與衛星之間的空間關係而產生，使得全像繞射圖案在適當方向上操控下行鏈路波束(及若天線系統執行傳輸，則操控上行鏈路波束)用於通訊。儘管未繪製於各圖中，但類似於控制模組1280之控制模組可驅動描述於本發明之諸圖中的可調式槽孔之各陣列。
使用類似技術之射頻(「RF」)全像術亦係可能的，其中可在RF參考波束遇到RF全像繞射圖案時產生所欲RF波束。在衛星通訊之狀況下，參考波束呈饋波之形式，諸如饋波1205 (在一些實施例中，大約20 GHz)。為將饋波變換成輻射波束(用於傳輸或接收目的)，計算所欲RF波束(目標波束)與饋波(參考波束)之間的干涉圖案。干涉圖案經驅動至可調式槽孔1210之陣列上作為繞射圖案，使得饋波被「操控」成所欲RF波束(具有所欲形狀及方向)。換言之，遇到全像繞射圖案之饋波「重建構」目標波束，該目標波束係根據通訊系統之設計要求而形成。全像繞射圖案含有各元件之激勵且藉由
Figure 02_image001
來計算，其中
Figure 02_image003
作為波導中之波方程式且
Figure 02_image005
為關於出射波之波方程式。
圖12說明可調式諧振器/槽孔1210之一個實施例。可調式槽孔1210包括膜片/槽孔1212、輻射貼片1211及安置於膜片1212與貼片1211之間的液晶1213。在一個實施例中，輻射貼片1211與膜片1212同置。
圖13說明實體天線孔隙之一個實施例的橫截面圖。天線孔隙包括接地平面1245及在膜片層1233內之金屬層1236，該膜片層包括於可重組配諧振器層1230中。在一個實施例中，圖13之天線孔隙包括多個如圖12之可調式諧振器/槽孔1210。膜片/槽孔1212由金屬層1236中之開口界定。諸如圖11之饋波1205的饋波可具有與衛星通訊通道相容之微波頻率。饋波在接地平面1245與諧振器層1230之間傳播。
可重組配諧振器層1230亦包括墊片層1232及貼片層1231。墊片層1232安置於貼片層1231及膜片層1233下方。應注意，在一個實施例中，間隔物可替換墊片層1232。在一個實施例中，膜片層1233係包括銅層作為金屬層1236之印刷電路板(「PCB」)。在一個實施例中，膜片層1233係玻璃。膜片層1233可為其他類型之基體。
開口可蝕刻於銅層中以形成槽孔1212。在一個實施例中，膜片層1233藉由導電結合層而導電耦接至圖13中之另一結構(例如，波導)。應注意，在實施例中，膜片層並不藉由導電結合層來導電耦接且替代地與非導電結合層界接。
貼片層1231亦可為包括金屬作為輻射貼片1211之PCB。在一個實施例中，墊片層1232包括間隔物1239，其提供機械支座以界定金屬層1236與貼片1211之間的尺寸。在一個實施例中，間隔物係75微米，但可使用其他大小(例如，3至200 mm)。如上文所提及，在一個實施例中，圖13之天線孔隙包括多個可調式諧振器/槽孔，諸如可調式諧振器/槽孔1210包括圖12之貼片1211、液晶1213及膜片1212。用於液晶1213之腔室由間隔物1239、膜片層1233及金屬層1236界定。當該腔室填滿液晶時，貼片層1231可層壓至間隔物1239上以將液晶密封於諧振器層1230內。
貼片層1231與膜片層1233之間的電壓可經調變以調諧在貼片與槽孔(例如，可調式諧振器/槽孔1210)之間的間隙中的液晶。調整橫越液晶1213之電壓會使槽孔(例如，可調式諧振器/槽孔1210)之電容變化。因此，槽孔(例如，可調式諧振器/槽孔1210)之電抗可藉由改變電容而變化。槽孔1210之諧振頻率亦根據方程式
Figure 02_image007
來改變，其中
Figure 02_image009
係槽孔1210之諧振頻率，且L及C分別係槽孔1210之電感及電容。槽孔1210之諧振頻率影響自經由波導傳播之饋波1205輻射的能量。作為實例，若饋波1205係20 GHz，則槽孔1210之諧振頻率可調整(藉由使電容變化)至17 GHz，使得槽孔1210大體上不耦合來自饋波1205之能量。或者，槽孔1210之諧振頻率可調整至20 GHz，使得槽孔1210耦合來自饋波1205之能量且將彼能量輻射至自由空間中。儘管所給出之實例係二元的(完全輻射或根本不輻射)，但藉由在多值範圍內之電壓變化，對槽孔1210之電抗及因此對諧振頻率之全灰階控制係可能的。因此，自各槽孔1210輻射之能量可經精細控制，使得詳細的全像繞射圖案可由可調式槽孔之陣列形成。
在一個實施例中，一列中之可調式槽孔彼此隔開λ/5。可使用其他間隔。在一個實施例中，一列中之各可調式槽孔與鄰近列中之最近可調式槽孔隔開λ/2，且因此不同列中之共同定向的可調式槽孔隔開λ/4，但其他間隔係可能的(例如，λ/5、λ/6.3)。在另一實施例中，一列中之各可調式槽孔與鄰近列中之最近可調式槽孔隔開λ/3。
實施例使用可重組配超穎材料技術，諸如描述於以下專利申請案中：在2014年11月21日申請之題為「Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna」的美國專利申請案第14/550,178號；及在2015年1月30日申請之題為「Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna」的美國專利申請案第14/610,502號。
圖14A至圖14D說明用於建立開槽陣列之不同層的一個實施例。天線陣列包括以環定位之天線元件，諸如圖10中所展示之實例環。應注意，在此實例中，天線陣列具有用於兩種不同類型之頻帶的兩種不同類型之天線元件。
圖14A說明第一膜片板層之具有對應於槽孔之位置的一部分。參看圖14A，圓圈係膜片基體之底面中的金屬化物中之開放區域/槽孔，且用於控制元件與饋源(饋波)之耦合。應注意，此層係可選層且並不用於所有設計中。圖14B說明第二膜片板層之含有槽孔的一部分。圖14C說明第二膜片板層之一部分上方的貼片。圖14D說明開槽陣列之一部分的俯視圖。
圖15說明圓柱饋入式天線結構之一個實施例的側視圖。該天線使用雙層饋入結構(亦即，饋入結構之兩個層)產生向內行進之波。在一個實施例中，該天線包括圓形外部形狀，但此並非必需的。亦即，可使用非圓形向內行進結構。在一個實施例中，圖15中之天線結構包括圖9之同軸饋源。
參看圖15，同軸接腳1601用以激勵天線之較低層級上的場。在一個實施例中，同軸接腳1601係易於可得之50 Ω同軸接腳。同軸接腳1601耦接(例如，栓固)至天線結構之底部，該底部係導電接地平面1602。
隙縫導體(interstitial conductor) 1603與導電接地平面1602分離，該隙縫導體係內部導體。在一個實施例中，導電接地平面1602及隙縫導體1603彼此平行。在一個實施例中，接地平面1602與隙縫導體1603之間的距離係0.1至0.15英吋。在另一實施例中，此距離可為
Figure 02_image011
，其中λ係行進波在操作頻率下之波長。
接地平面1602經由間隔物1604與隙縫導體1603分離。在一個實施例中，間隔物1604係類似發泡體或空氣之間隔物。在一個實施例中，間隔物1604包含塑膠間隔物。
介電層1605在隙縫導體1603之頂部上。在一個實施例中，介電層1605係塑膠。介電層1605之目的係相對於自由空間速度使行進波減慢。在一個實施例中，介電層1605使行進波相對於自由空間減慢30%。在一個實施例中，適合於波束成形之折射率的範圍係1.2至1.8，其中自由空間按照定義具有等於1之折射率。諸如塑膠之其他介電間隔物材料可用以實現此效應。應注意，可使用除塑膠外之材料，只要其實現所欲的波減慢效應即可。替代地，具有分散式結構之材料可用作介電質1605，諸如可例如經機器加工或光微影界定之週期性子波長金屬結構。
RF陣列1606在介電質1605之頂部上。在一個實施例中，隙縫導體1603與RF陣列1606之間的距離係0.1至0.15英吋。在另一實施例中，此距離可為
Figure 02_image013
，其中
Figure 02_image015
係在設計頻率下之介質中的有效波長。
該天線包括側面1607及1608。側面1607及1608成角度以使自同軸接腳1601饋入之行進波經由反射自在隙縫導體1603下方之區域(間隔物層)傳播至在隙縫導體1603上方之區域(介電層)。在一個實施例中，側面1607及1608之角度係成45°角。在替代實施例中，側面1607及1608可由連續圓角替換以達成反射。雖然圖15展示具有45度之角度的成角度側面，但可使用實現自下部層級饋源至上部層級饋源之信號傳輸的其他角度。亦即，假定下部饋源中之有效波長將大體上不同於上部饋源中之波長，則與理想45°角之一些偏差可用以輔助自下部至上部饋源層級之傳輸。舉例而言，在另一實施例中，45°角由單一步驟替換。在天線之一個末端上的步驟圍繞介電層、隙縫導體及間隔物層而進行。相同的兩個步驟在此等層之其他末端處進行。
在操作中，當饋波係自同軸接腳1601饋入時，該波在接地平面1602與隙縫導體1603之間的區域中以自同軸接腳1601同心地定向之方式向外行進。同心出射波由側面1607及1608反射，且在隙縫導體1603與RF陣列1606之間的區域中向內行進。自圓形周邊之邊緣的反射使波保持同相(亦即，其係同相反射)。行進波藉由介電層1605減慢。此時，行進波開始與RF陣列1606中之元件相互作用且藉由該等元件激勵以獲得所欲散射。
為終止行進波，終端1609包括於天線中處於天線之幾何中心處。在一個實施例中，終端1609包含接腳終端(例如，50 Ω接腳)。在另一實施例中，終端1609包含RF吸收體，其終止未使用能量以防止未使用能量往回反射穿過天線之饋入結構。此等終端可用於RF陣列1606之頂部處。
圖16說明具有出射波之天線系統的另一實施例。參看圖16，兩個接地平面1610及1611大體上彼此平行，其中介電層1612 (例如，塑膠層等)在接地平面之間。RF吸收體1619 (例如，電阻器)將兩個接地平面1610及1611耦接在一起。同軸接腳1615 (例如，50 Ω)向天線饋入。RF陣列1616在介電層1612及接地平面1611之頂部上。
在操作中，饋波經由同軸接腳1615饋入，且同心地向外行進並與RF陣列1616之元件相互作用。
圖15之天線及圖16之天線兩者中的圓柱形饋源改良天線之服務角度。替代正或負四十五度方位角(±45° Az)及正或負二十五度仰角(±25° EL)之服務角度，在一個實施例中，天線系統在所有方向上具有與瞄準線成七十五度(75°)之服務角度。如同由許多個別輻射器組成之波束成形天線，總天線增益取決於構成元件之增益，構成元件自身係角度相依的。當使用共同輻射元件時，總天線增益通常隨著波束進一步遠離瞄準線指向而減小。在離瞄準線75度之情況下，預期到約6 dB之顯著增益降級。
具有圓柱形饋源之天線之實施例解決一或多個問題。此等包括相較於使用企業分壓器網路饋入之天線大大地簡化饋入結構且因此減少所需的總天線及天線饋源體積；藉由以較粗略控制(全部擴展至簡單的二元控制)來維持高波束效能而減小對製造及控制誤差之敏感度；給出相較於直線形饋源較有利的旁波瓣圖案，此係因為圓柱定向式饋波在遠場中產生在空間上分集之旁波瓣；以及允許偏振為動態的，包括允許左側圓偏振、右側圓偏振及線性偏振，而無需偏振器。 波散射元件之陣列
圖15之RF陣列1606及圖16之RF陣列1616包括波散射子系統，其包括充當輻射器之貼片天線(亦即，散射器)之群組。貼片天線之此群組包含散射超穎材料元件之陣列。
在一個實施例中，天線系統中之各散射元件係單位胞元之部分，該單位胞元由下部導體、介電基體及上部導體組成，該上部導體嵌設於互補電感-電容式諧振器(「互補電LC」或「CELC」)中，該諧振器經蝕刻於上部導體中或沈積至上部導體上。
在一個實施例中，液晶(LC)注入於圍繞散射元件之間隙中。液晶囊封於各單位胞元中且將相關聯於槽孔之下部導體與相關聯於其貼片之上部導體分離。液晶具有隨包含液晶之分子之定向而變的電容率，且分子之定向(及因此電容率)可藉由調整橫越液晶之偏壓電壓來控制。使用此性質，液晶充當接通/斷開開關以用於將能量自導引波傳輸至CELC。當接通時，CELC類似於電氣小偶極天線而發射電磁波。
控制LC之厚度會增加波束切換速度。下部導體與上部導體之間的間隙(液晶之厚度)之五十百分比(50%)減少引起速度之四倍增加。在另一實施例中，液晶之該厚度產生大約十四毫秒(14 ms)之波束切換速度。在一個實施例中，LC以此項技術中所熟知之方式經摻雜以改良回應性，使得七毫秒(7 ms)要求可滿足。
CELC元件對平行於CELC元件之平面且垂直於CELC間隙補充物而施加的磁場作出回應。當電壓經施加至超穎材料散射單位胞元中之液晶時，導引波之磁場分量誘發CELC之磁性激勵，其又產生在與導引波相同之頻率下的電磁波。
由單一CELC產生之電磁波的相位可根據CELC在導引波之向量上的位置來選擇。各胞元產生平行於CELC之與導引波同相的波。因為CELC小於波長，所以輸出波之相位與導引波之相位相同，此係因為其在CELC之下傳遞。
在一個實施例中，此天線系統之圓柱形饋源幾何形狀允許CELC元件相對於波饋源中之波之向量以四十五度(45°)角定位。元件之此位置實現對自元件產生或由元件接收之自由空間波之偏振的控制。在一個實施例中，CELC以小於天線之操作頻率之自由空間波長的元件間間距來配置。舉例而言，若每波長存在四個散射元件，則30 GHz傳輸天線中之元件將為大約2.5 mm (亦即，30 GHz之10 mm自由空間波長的1/4)。
在一個實施例中，CELC藉由貼片天線實施，貼片天線包括同置於槽孔上方之貼片，其中液晶在該兩者之間。就此而言，超穎材料天線類似於開槽(散射)波導而起作用。在開槽波導之情況下，輸出波之相位取決於槽孔相對於導引波之部位。 胞元置放
在一個實施例中，天線元件以實現系統性矩陣驅動電路之方式置放於圓柱形饋源天線孔隙上。胞元之置放包括用於矩陣驅動器之電晶體的置放。圖17說明矩陣驅動電路系統相對於天線元件之置放的一個實施例。參看圖17，列控制器1701分別經由列選擇信號Row1及Row2耦接至電晶體1711及1712，且行控制器1702經由行選擇信號Column1耦接至電晶體1711及1712。電晶體1711亦經由至貼片1731之連接件而耦接至天線元件1721，而電晶體1712經由至貼片1732之連接件而耦接至天線元件1722。
在將矩陣驅動電路系統實現於具有以非規則柵格置放之單位胞元之圓柱形饋源天線上的初始方法中，執行兩個步驟。在第一步驟中，該等胞元置放於同心環上，且該等胞元中之各者連接至一電晶體，該電晶體置放於該胞元旁側且充當單獨地驅動各胞元之開關。在第二步驟中，矩陣驅動電路系統經建置以便在矩陣驅動方法需要時使每個電晶體與唯一位址連接。因為矩陣驅動電路藉由列跡線及行跡線建置(類似於LCD)，但胞元置放於環上，所以不存在將唯一位址指派至各電晶體之系統性方式。此映射問題產生極複雜電路系統來涵蓋所有電晶體，且導致實現佈線之實體跡線之數目的顯著增加。因為胞元之高密度，彼等跡線歸因於耦接效應而干擾天線之RF效能。又，歸因於跡線複雜度及高包裝密度，跡線之佈線無法由市售之佈局工具實現。
在一個實施例中，矩陣驅動電路系統係在胞元及電晶體置放之前預界定。此確保驅動所有胞元所必要的跡線之數目最小，各胞元具有唯一位址。此策略降低驅動電路系統之複雜度且簡化佈線，其隨後改良天線之RF效能。
更具體而言，在一種方法中，在第一步驟中，將胞元置放於規則矩形柵格上，規則矩形柵格由描述各胞元之唯一位址之列及行組成。在第二步驟中，將胞元分群且變換成同心圓，同時維持其位址及與如在第一步驟中所定義之列及行的連接。此變換之目標不僅係將胞元置於環上，而且係使胞元之間的距離及環之間的距離在整個孔隙上保持恆定。為實現此目標，存在將胞元分群之若干方式。
在一個實施例中，TFT封裝用以實現矩陣驅動器中之置放及唯一定址。圖18說明TFT封裝之一個實施例。參看圖18，TFT及保持電容器1803展示為具有輸入及輸出埠。存在連接至跡線1801之兩個輸入埠及連接至跡線1802之兩個輸出埠以使用列及行將TFT連接在一起。在一個實施例中，列跡線及行跡線以90°角交叉以減少及潛在地最少化列跡線與行跡線之間的耦接。在一個實施例中，列跡線及行跡線在不同層上。 實例系統實施例
在一個實施例中，組合天線孔隙用於結合機上盒操作之電視系統中。舉例而言，在雙接收天線之狀況下，由天線接收之衛星信號被提供至電視系統之機上盒(例如，DirecTV接收器)。更具體而言，組合天線操作能夠同時接收在兩個不同頻率及/或偏振下之RF信號。亦即，元件之一個子陣列受控制以接收在一個頻率及/或偏振下之RF信號，而另一子陣列受控制以接收在另一不同頻率及/或偏振下之信號。頻率或偏振之此等差異表示不同通道正由電視系統接收。類似地，可針對兩個不同波束位置控制兩個天線陣列以接收來自兩個不同部位(例如，兩個不同衛星)之通道以同時接收多個通道。
圖19為在電視系統中同時執行雙接收之通訊系統的一個實施例之方塊圖。參看圖19，天線1401包括兩個在空間上交錯之天線孔隙，其可獨立地操作以同時在不同頻率及/或偏振下執行雙接收，如上文所描述。應注意，雖然僅提及兩個在空間上交錯之天線操作，但TV系統可具有大於兩個天線孔隙(例如，3個、4個、5個等天線孔隙)。
在一個實施例中，天線1401耦接至雙工器1430，天線包括其兩個交錯之開槽陣列。該耦接可包括一或多個饋電網路，其接收來自兩個開槽陣列之元件的信號以產生被饋入至雙工器1430中之兩個信號。在一個實施例中，雙工器1430係市售之雙工器(例如，來自A1 Microwave之型號為PB1081WA的Ku頻帶sitcom雙工器)。
雙工器1430耦接至一對低雜訊區塊降頻轉換器(LNB) 1426及1427，其以此項技術中所熟知之方式執行雜訊濾波功能、降頻轉換功能及放大。在一個實施例中，LNB 1426及1427係在室外單元(ODU)中。在另一實施例中，LNB 1426及1427整合至天線設備中。LNB 1426及1427耦接至機上盒1402，機上盒1402耦接至電視1403。
機上盒1402包括用以將自雙工器1430輸出之兩個信號轉換成數位格式的一對類比至數位轉換器(ADC) 1421及1422，其耦接至LNB 1426及1427。
一旦轉換成數位格式，該等信號便藉由解調變器1423解調變且藉由解碼器1424解碼以獲得所接收波上之經編碼資料。經解碼資料接著發送至控制器1425，控制器1425將資料發送至電視1403。
控制器1450控制天線1401，天線1401在單一組合實體孔隙上包括兩個天線孔隙的交錯之開槽陣列元件。全雙工通訊系統之實例
在另一實施例中，組合天線孔隙用於全雙工通訊系統中。圖20為具有同時傳輸及接收路徑之通訊系統之另一實施例的方塊圖。雖然僅展示一個傳輸路徑及一個接收路徑，但通訊系統可包括大於一個傳輸路徑及/或大於一個接收路徑。
參看圖20，天線1401包括兩個在空間上交錯之天線孔隙，其可獨立地操作以在不同頻率下同時進行傳輸及接收，如上文所描述。在一個實施例中，天線1401耦接至雙工器1445。耦接可藉由一或多個饋電網路進行。在一個實施例中，在徑向饋源天線之狀況下，雙工器1445組合兩個信號，且天線1401與雙工器1445之間的連接係可攜載兩個頻率之單一寬頻饋電網路。
雙工器1445耦接至低雜訊區塊降頻轉換器(LNB) 1427，其以此項技術中所熟知之方式執行雜訊濾波功能以及降頻轉換及放大功能。在一個實施例中，LNB 1427係在室外單元(ODU)中。在另一實施例中，LNB 1427整合至天線設備中。LNB 1427耦接至數據機1460，數據機1460耦接至計算系統1440 (例如，電腦系統、數據機等)。
數據機1460包括用以將自雙工器1445輸出之所接收信號轉換成數位格式的類比至數位轉換器(ADC) 1422，其耦接至LNB 1427。一旦轉換成數位格式，該信號便藉由解調變器1423解調變且藉由解碼器1424解碼以獲得所接收波上之經編碼資料。經解碼資料接著發送至控制器1425，控制器1425將資料發送至計算系統1440。
數據機1460亦包括編碼待自計算系統1440傳輸之資料的編碼器1430。經編碼資料藉由調變器1431調變且接著藉由數位至類比轉換器(DAC) 1432轉換成類比形式。類比信號接著藉由BUC (升頻轉換及高通放大器) 1433濾波且被提供至雙工器1445之一個埠。在一個實施例中，BUC 1433係在室外單元(ODU)中。
以此項技術中所熟知之方式操作的雙工器1445將傳輸信號提供至天線1401以供傳輸。
控制器1450控制天線1401，該天線在單一組合實體孔隙上包括天線元件之兩個陣列。
應注意，圖20中所展示之全雙工通訊系統具有數個應用，包括但不限於網際網路通訊、車輛通訊(包括軟體更新)等。
上文詳細描述之一些部分係在對電腦記憶體內之資料位元之操作的演算法及符號表示方面呈現。此等演算法描述及表示係藉由熟習資料處理之技術者用以將其工作之主旨最有效地傳達至其他熟習此項技術者的手段。演算法在此處且大體上構想為產生所欲結果之步驟之自一致序列。該等步驟為需要實體量之實體操縱的步驟。通常但未必，此等量採取能夠被儲存、傳送、組合、比較及以其他方式操縱之電氣信號或磁信號之形式。主要出於常用之原因，已證明將此等信號稱為位元、值、元件、符號、字元、術語、數字或其類似者時常為便利的。
然而，應牢記，所有此等及類似術語將與適當實體量相關聯，且僅為應用於此等量之便利標記。除非另外特別規定，否則如自以下論述顯而易見，應瞭解，遍及描述，利用諸如「處理」或「計算」或「運算」或「判定」或「顯示」或其類似者之術語的論述涉及電腦系統或類似電子計算裝置之如下動作及處理程序：將表示為電腦系統之暫存器及記憶體內之實體(電子)量的資料操縱及變換為類似地表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置內之實體量的其他資料。
本發明亦係關於用於執行本文中之操作的設備。此設備可經特別建構以用於所需目的，或其可包含藉由儲存於電腦中之電腦程式選擇性地啟動或重組配的通用電腦。此電腦程式可儲存於電腦可讀儲存媒體中，諸如但不限於任何類型之磁碟，包括軟碟、光碟、CD-ROM及磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光學卡，或適於儲存電子指令且各自耦接至電腦系統匯流條的任何類型之媒體。
本文中所呈現之演算法及顯示器並非固有地與任何特定電腦或其他設備相關。各種通用系統可根據本文中之教示與程式一起使用，或其可證明為便於建構更專門的設備以執行所需方法步驟。用於多種此等系統之所需結構將自以下描述顯而易見。此外，並未參考任何特定程式設計語言而描述本發明。將瞭解，多種程式設計語言可用以實施如本文中所描述的本發明之教示。
機器可讀媒體包括用於以可由機器(例如，電腦)讀取的形式儲存或傳輸之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體包括唯讀記憶體(「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。
儘管在已閱讀前文描述之後本發明之許多更改及修改對於一般熟習此項技術者而言無疑將變得顯而易見，但應理解，藉由說明而展示及描述之任何特定實施例決不意欲被視為限制性的。因此，對各種實施例之細節的參考並不意欲限制申請專利範圍之範疇，申請專利範圍自身僅敍述被視為對本發明必不可少之彼等特徵。
100、110、300、310、400‧‧‧天線孔隙片段101、111、240、305、444、481、510、615‧‧‧加熱絲201、501、601、910A‧‧‧貼片玻璃層202、431、502、602、910E‧‧‧膜片玻璃層211‧‧‧貼片金屬/貼片金屬層212、541‧‧‧膜片金屬層/膜片金屬213‧‧‧液晶(LC)對準層231‧‧‧鈍化貼片層232、233‧‧‧鈍化膜片層260、560、910C、1213‧‧‧液晶(LC)301、302‧‧‧加熱器電力匯流條線303‧‧‧加熱絲/加熱器電力匯流條304、410、411‧‧‧加熱器電力匯流條401、402‧‧‧膜片上懸物403‧‧‧貼片上懸物420、421‧‧‧密封件跨越處430‧‧‧天線元件陣列/貼片層432、540‧‧‧對準層441、446、530、531、532、550、650‧‧‧鈍化層442‧‧‧結合襯墊/連接器結構443‧‧‧加熱器匯流條層/加熱器電力匯流條金屬445、641‧‧‧膜片金屬450、521‧‧‧邊界密封黏著劑460、621‧‧‧邊界密封件511、611‧‧‧加熱器匯流條金屬/加熱器供電金屬化物512、612‧‧‧加熱器匯流條金屬513‧‧‧結合/連接器結構520‧‧‧導電跨接件/導體跨接件620‧‧‧導電跨接件801、802、803、804、805、806‧‧‧處理區塊810、1421、1422‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)814、964、1711、1712‧‧‧電晶體831、931‧‧‧溫度控制器841、941‧‧‧相關器842、942‧‧‧溫度843、943‧‧‧溫度調整單元861‧‧‧數位至類比轉換器(DAC)862‧‧‧電流感測器電阻器863‧‧‧比較器901‧‧‧激勵信號902‧‧‧Σ-∆數位轉換器(CDC)910B、910D‧‧‧導體1205‧‧‧饋波1210‧‧‧可調式諧振器/槽孔1211‧‧‧輻射貼片1212‧‧‧膜片/槽孔1230‧‧‧可重組配諧振器層1231‧‧‧貼片層1232‧‧‧墊片層1233‧‧‧膜片層1236‧‧‧金屬層1239、1604‧‧‧間隔物1245、1610、1611‧‧‧接地平面1280‧‧‧控制模組1401‧‧‧天線1402‧‧‧機上盒1403‧‧‧電視1423‧‧‧解調變器1424‧‧‧解碼器1425、1450‧‧‧控制器1426、1427‧‧‧低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)1430、1445‧‧‧雙工器1430‧‧‧編碼器1431‧‧‧調變器1433‧‧‧BUC (升頻轉換及高通放大器)1440‧‧‧計算系統1460‧‧‧數據機1601、1615‧‧‧同軸接腳1602‧‧‧導電接地平面1603‧‧‧隙縫導體1605‧‧‧介電層/介電質1606、1616‧‧‧RF陣列1607、1608‧‧‧側面1609‧‧‧終端1612‧‧‧介電層1619‧‧‧RF吸收體1701‧‧‧列控制器1702‧‧‧行控制器1721、1722‧‧‧天線元件1731、1732‧‧‧貼片1801、1802‧‧‧跡線1803‧‧‧保持電容器2101‧‧‧頂置板2102‧‧‧加熱器匯流條2100‧‧‧片段2103‧‧‧加熱絲圖案/貼片上懸物2110‧‧‧孔隙區域Column1、Column2‧‧‧行選擇信號Row1、Row2‧‧‧列選擇信號
將自下文給出之詳細描述及自本發明之各種實施例的隨附圖式更充分地理解本發明，然而，該等實施例不應被視為將本發明限於特定實施例，而僅用於解釋及理解之目的。圖1A 說明遵循RF元件之間的閘極及加熱器佈線之具有相等線長的加熱絲。圖1B 說明RF元件之間的在同心弧上之具有不等長度的加熱絲。圖2 說明天線孔隙之一個實施例的實例橫截面。圖3A 說明用於具有相等長度之加熱絲的加熱器匯流條置放之實例。圖 3B 說明用於具有不等長度之加熱絲的加熱器匯流條置放之實例。圖4A 說明跨越天線孔隙中之諸層之間的邊界密封件的加熱器匯流條之實例。圖4B 說明連接至天線孔隙內部之加熱絲的加熱器匯流條之一般橫截面，加熱器匯流條在密封件下方延伸且伸出至膜片層上懸物上之結合襯墊結構。圖5 說明邊界密封件內部自膜片層至貼片層之加熱器匯流條電氣跨接件。圖6 說明邊界密封結構內自膜片層至貼片層之加熱器匯流條電氣跨接件。圖7A 至圖7C 說明在各種溫度下之典型的薄膜電晶體(TFT)電流(I)-電壓(V)曲線。圖8A 為用於使用TFT (或其他類型之電晶體)判定LC之溫度之估計值的處理程序之一個實施例的流程圖。圖8B 為用於量測電壓及電流以供判定天線孔隙內之溫度的電路配置。圖8C 為用於使用TFT (或其他類型之電晶體)判定LC之溫度之估計值的處理程序之一個實施例的流程圖。圖8D 為用於量測電壓及電流以供判定天線孔隙內之溫度的另一電路配置。圖9 說明用於量測液晶之電容的配置。圖10 說明具有天線元件之一或多個陣列的孔隙，該等天線元件圍繞圓柱饋入式天線之輸入饋源而以同心環置放。圖 11 說明包括接地平面及可重組配諧振器層之一列天線元件的透視圖。圖12 說明可調式諧振器/槽孔之一個實施例。圖 13 說明實體天線孔隙之一個實施例的橫截面圖。圖14A 至圖14D 說明用於建立開槽陣列之不同層的一個實施例。圖15 說明圓柱饋入式天線結構之一個實施例的側視圖。圖16 說明具有出射波之天線系統的另一實施例。圖17 說明矩陣驅動電路系統相對於天線元件之置放的一個實施例。圖18 說明TFT封裝之一個實施例。圖19 為具有同時傳輸及接收路徑之通訊系統之一實施例的方塊圖。圖20 為具有同時傳輸及接收路徑之通訊系統之另一實施例的方塊圖。 圖21A-B 說明具有用於天線孔隙內部之加熱之加熱元件的頂置板之一個實施例。
100‧‧‧天線孔隙片段
101‧‧‧加熱絲

Claims (30)

  1. 一種天線，其包含：一實體天線孔隙，其具有射頻(RF)天線元件之一陣列，該等RF天線元件以第一與第二基體以及該第一與第二基體之間的一液晶(LC)層形成；以及多個加熱元件，其在該第一與第二基體之間與RF元件位於同一平面上且在該陣列中之RF天線元件之間交錯以加熱該LC層，各加熱元件含括於RF元件之該陣列的一對相異的鄰近設置之RF元件之間的一區域內。
  2. 如請求項1之天線，其中該等多個加熱元件中之加熱元件大體上等距地處於該陣列中之RF天線元件之間。
  3. 如請求項1之天線，其中該等多個加熱元件中之加熱元件大體上處於膜片/貼片天線元件之環中間。
  4. 如請求項1之天線，其中該等多個加熱元件中之加熱元件以環形式處於該等RF天線元件之間。
  5. 如請求項1之天線，其中該等多個加熱元件係金屬絲。
  6. 如請求項5之天線，其中大多數該等金屬絲具有相等長度，且橫截面之尺寸遍及該等加熱絲之該長度類似。
  7. 如請求項6之天線，其中該等多個金屬絲在該天線孔隙上每單位面積提供同一功率耗散。
  8. 如請求項5之天線，其中加熱絲均勻地分散於天線孔隙區域上。
  9. 如請求項5之天線，其中該等加熱絲之一金屬絲橫截面的寬度及高度在該天線孔隙上變化，同時每單位面積具有同一功率耗散。
  10. 如請求項5之天線，其進一步包含電氣連接以將電力供應至該等加熱絲之加熱器電力匯流條，其中一或多個加熱器電力匯流條橫穿該孔隙之一邊界密封結構。
  11. 如請求項10之天線，其中該一或多個加熱器電力匯流條電氣連接至一膜片層或一貼片層上之一金屬層。
  12. 如請求項1之天線，其進一步包含一溫度監測子系統，其用以監測RF天線元件之溫度且控制該等多個加熱元件以調整該等RF天線元件之該溫度。
  13. 如請求項12之天線，其中該溫度監測子系統可操作以估計該等RF天線元件中之液晶的一液晶溫度。
  14. 如請求項13之天線，其中該溫度監測子系統包含：一或多個電路，其包含串聯耦接之一電壓輸入、一電流感測電阻器及一電晶體，其中該電晶體整合至該天線中之一貼片層上且接觸液晶；一溫度控制器，其用以將一輸入電壓提供至該電路； 以及一監測電路，其用以監測橫越該電流感測電阻器之電壓從而獲得一所量測電流，其中該溫度控制器可操作以使該所量測電流與該電晶體之溫度相關，該電晶體之該溫度指示該液晶溫度。
  15. 如請求項13之天線，其中該溫度監測子系統可操作以藉由以下步驟來量測該液晶溫度：監測橫越一電流感測電阻器之一電壓，該電流感測電阻器與一電晶體串聯耦接，該電晶體整合至該天線中之一層上且接觸該液晶；量測流經該電流感測電阻器之該電流；以及使該電流與該電晶體溫度相關，該電晶體之該溫度指示該液晶溫度。
  16. 如請求項15之天線，其中該層為具有多個貼片之一貼片層，其中該等貼片中之各者同置於多個槽孔中之一槽孔上且與該槽孔分離以形成一貼片/槽孔對。
  17. 如請求項13之天線，其中該溫度監測子系統可操作以藉由以下步驟來量測一電容器之電容：匹配該孔隙中之該貼片層及該膜片層上的導電表面，其中液晶在該貼片層與該膜片層之間；藉由耦接至該等導電表面之一電路來量測該電容器之電容；以及使該電容與該液晶之溫度相關。
  18. 如請求項13之天線，其中該溫度監測子系統可操作以量測一液晶之衰減速度，且使該衰減速度與該液晶之一溫度相關。
  19. 如請求項1之天線，其中該等加熱元件係一頂置板上處於貼片基體與該頂置板之一底部之間的一加熱絲圖案之部分。
  20. 如請求項1之設備，其中RF天線元件之該陣列包含天線元件之一可調式開槽陣列。
  21. 如請求項20之設備，其中該可調式開槽陣列包含：多個槽孔；多個貼片，其中該等貼片中之各者同置於該等多個槽孔中之一槽孔上且與該槽孔分離以形成一貼片/槽孔對，各貼片/槽孔對基於將一電壓施加至該對中之該貼片而斷開或接通；以及一控制器，其用以應用一控制圖案從而控制接通及斷開哪些貼片/槽孔對，以引起一波束之產生。
  22. 一種天線，其包含：一實體天線孔隙，其具有射頻(RF)天線元件之一陣列，該等RF天線元件以第一與第二基體以及該第一與第二基體之間的一液晶(LC)層形成；多個加熱元件，其在該第一與第二基體之間與RF元件位於同一平面上且在該陣列中之RF天線元件之間交錯以加熱該LC層，各加熱元件含括於RF元件之該陣列的一對相異的鄰近設置之RF元件之間的一區域內；及一溫度監測子系統，其用以監測該天線孔隙內之溫度，且控制該等多個加熱元件以調整該等RF天線元件之溫 度。
  23. 如請求項21之天線，其中該溫度監測子系統可操作以估計該等RF天線元件中之液晶的一液晶溫度。
  24. 如請求項23之天線，其中該溫度監測子系統包含：一或多個電路，其包含串聯耦接之一電壓輸入、一電流感測電阻器及一電晶體，其中該電晶體整合至該天線中之一貼片層上且接觸液晶；一溫度控制器，其用以將一輸入電壓提供至該電路；以及一監測電路，其用以監測橫越該電流感測電阻器之電壓從而獲得一所量測電流，其中該溫度控制器可操作以使該所量測電流與該電晶體之溫度相關，該電晶體之該溫度指示該液晶溫度。
  25. 如請求項23之天線，其中該溫度監測子系統可操作以藉由以下步驟來量測該液晶溫度：監測橫越一電流感測電阻器之一電壓，該電流感測電阻器與一電晶體串聯耦接，該電晶體整合至該天線中之一層上且接觸該液晶；量測流經該電流感測電阻器之該電流；以及使該電流與該電晶體溫度相關，該電晶體之該溫度指示該液晶溫度。
  26. 如請求項25之天線，其中該層為具有多個貼片之一貼片層，其中該等貼片中之各者同置於多個 槽孔中之一槽孔上且與該槽孔分離以形成一貼片/槽孔對。
  27. 如請求項23之天線，其中該溫度監測子系統可操作以藉由以下步驟來量測一電容器之電容：匹配該孔隙中之該貼片層及膜片層上的導電表面，其中液晶在該貼片層與該膜片層之間；藉由耦接至該等導電表面之一電路來量測該電容器之電容；以及使該電容與該液晶之溫度相關。
  28. 如請求項22之天線，其中該等加熱元件係一頂置板上處於貼片基體與該頂置板之一底部之間的一加熱絲圖案之部分。
  29. 如請求項22之設備，其中RF天線元件之該陣列包含天線元件之一可調式開槽陣列。
  30. 如請求項29之設備，其中該可調式開槽陣列包含：多個槽孔；多個貼片，其中該等貼片中之各者同置於該等多個槽孔中之一槽孔上且與該槽孔分離以形成一貼片/槽孔對，各貼片/槽孔對基於將一電壓施加至該對中之該貼片而斷開或接通；以及一控制器，其用以應用一控制圖案從而控制接通及斷開哪些貼片/槽孔對，以引起一波束之產生。
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