WO2017210871A1

WO2017210871A1 - 一种空气天线的制备方法及通信方法

Info

Publication number: WO2017210871A1
Application number: PCT/CN2016/085198
Authority: WO
Inventors: 张科峰
Original assignee: 武汉芯泰科技有限公司
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-12-14

Abstract

本发明公开了一种空气天线的制备方法及通信方法。该空气天线的制备方法包括：设计天线的几何参数；以及根据所设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域，进而形成所设计的空气天线。通过上述空气天线的制备方法，可利用空气形成天线，用于进行无线通信。空气天线具有长度长、对地点限制低、形状和高度可设计、即用即建、用完也无需人工拆除的优点。

Description

一种空气天线的制备方法及通信方法技术领域

[0001] 本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种空气天线的制备方法及通信方法。

背景技术

[0002] 天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线通常是由金属做成。在现有技术中，进行通信的无线电频率通常较高，因而设备中的收发天线可以做到很微小（例如微带线）。不过，随着所使用的无线电频谱的拓宽，越来越多的低频段被用来进行无线通信，这吋就需要比较长的天线才能实现较高的增益。然而，天线的长度增加也就意味着打造此等规模的天线会非常昂贵、耗吋且难以搬运。另外，还存在很多地方并不适合搭建天线，比如山谷、海面等。这就导致这些地方的通信不方便或者通信成本高昂。

[0003] 因此，现有技术的天线存在不能满足一些特定需求的缺陷。

技术问题

[0004] 针对现有技术中金属天线不能满足一些特定需求的缺陷，本发明提供一种空气天线的制备方法及通信方法。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

[0006] 一方面，提供了一种空气天线的制备方法，包括：

[0007] 设计天线的几何参数；以及

[0008] 根据所设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域，进而形成所设计的空气天线。

[0009] 优选地，所述天线的几何参数包括：天线的形状、尺寸以及位置。

[0010] 优选地，所述根据所述设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气包括： [0011] 根据所设计的天线的几何参数，计算激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹；以及

[0012] 根据计算结果采用激光设备照射空气。

[0013] 优选地，所述采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域包括： [0014] 采用激光设备照射不同区域的空气以使空气电离，形成多个电离区域；所述多个电离区域用于形成空气天线阵列。

[0015] 优选地，所述空气天线的形状包括面状和线状。

[0016] 优选地，所述线状包括直线状、折线状、平面螺旋状、立体螺旋状以及波浪状 [0017] 优选地，所述的空气天线的制备方法还包括：

[0018] 采用激光设备照射空气以使空气电离，从而在所述空气天线旁形成一反射区域 [0019] 优选地，所述的空气天线的制备方法还包括：

[0020] 采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间

、激光出射角度及激光设备移动轨迹。

[0021] 另一方面，还提供了一种通信方法，包括：使用空气天线进行通信，所述空气天线采用上述空气天线的制备方法制备而成。

[0022] 优选地，当所述空气天线为线状吋，所述空气天线用于接收和发射无线信号；当所述空气天线为面状吋，所述空气天线用于反射无线信号。

发明的有益效果

有益效果

[0023] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过上述空气天线的制备方法，可利用空气形成天线，用于进行无线通信。空气天线具有长度长、对地点限制低、形状和高度可设计、即用即建、用完也无需人工拆除的优点。

对附图的简要说明

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图 1是本发明提供的第一实施例空气天线制备方法流程图；

[0026] 图 2是本发明提供的第二实施例空气天线制备方法流程图；

[0027] 图 3是本发明提供的第三实施例空气天线制备方法流程图；

[0028] 图 4是本发明提供的第四实施例空气天线制备方法流程图；

[0029] 图 5是本发明提供的第五实施例空气天线制备方法流程图；

[0030] 图 6a-6h是本发明提供的一个实施例空气天线结构示意图；

[0031] 图 7a-7c是本发明提供的一个实施例空气天线阵列结构示意图；

[0032] 图 8是本发明提供的另一个实施例空气天线结构示意图；

[0033] 图 9是本发明提供的一个实施例通信方法流程图；

[0034] 图 lOa-lOb是本发明提供的一个实施例通信系统结构示意图。

本发明的实施方式

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 实施例一：空气天线制备方法

[0037] 本实施例提供了一种空气天线的制备方法，参见图 1，该方法包括：

[0038] Sl l，设计天线的几何参数；以及

[0039] S12, 根据所设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域，进而形成所设计的空气天线。

[0040] 天线的实质其实就是一种导体。在本申请中，通过采用激光设备照射空气，使空气电离，形成了电离区域。电离区域就是一个导体，当对电离区域的形状和尺寸进行设计吋，就可以将电离区域设计成适合无线通信的天线。

[0041] 地球被一层很厚的大气层所包围着，这一大气层俗称空气。大气层的厚度大约在 1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，从而被分为不同的层，距离地球表面最近的两层通常称为对流层和平流层。对流层的厚度大约为 10~20千米。平流层为从对流层顶到约 50千米高度的大气层。本申请中的空气天线主要形成在对流层。对流层空气密度高，有利于形成导电性能良好的空气天线。大气层的厚度可使形成的空气天线具有足够的长度以满足任何的实际无线通信对天线长度的需求。而且，大气层包围着地球，无处不在，因此空气天线对形成地点无限制，可形成于海面上的空气中、山地的空气中等。另外，大气层广泛存在于三维空间中，非常有利于对空气天线的形状、尺寸和高度根据实际需求进行设计。再者，本申请提供的空气天线的制备方法非常简单，需要使用空气天线的吋候即可立马形成，具有即用即建的优点。另外，由于空气具有流动性，因此形成的空气天线具有很强的恢复能力，所以形成的空气天线用完之后也无需拆除。综上，空气天线具有长度长、对地点限制低、形状和高度可设计、即用即建、用完也无需人工拆除的优点。

[0042] 进一步地，天线的几何参数包括天线的形状、尺寸以及位置等。

[0043] 实施例二：空气天线的制备方法

[0044] 本实施例提供了另一种空气天线的制备方法，如图 2所示，该方法包括以下步骤：

[0045] S21 , 根据所需形成的空气天线的形状、尺寸以及位置计算激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹等；以及

[0046] S22，根据所计算的激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹照射空气以使空气电离，形成适合无线通信的空气天线。

[0047] 决定空气天线的形状、尺寸和位置的因素可以是一种或很多种，除了激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹，还可以包括激光设备的位置、多个激光设备的空间分布以及空气自身的性质（如密度、成分、空气流速等）。

[0048] 通过本实施例提供的空气天线的制备方法，可精确调节空气天线的形状、尺寸以及位置，从而形成适合特定应用需求的空气天线。

[0049] 实施例三：空气天线阵列的制备方法

[0050] 本实施例提供了一种空气天线阵列的制备方法，如图 3所示，该方法包括： [0051] S31，采用激光设备照射不同区域的空气以使空气电离，形成多个电离区域；该多个电离区域用于形成空气天线阵列。

[0052] 采用本实施例提供的空气天线制备的制备方法，可以在一个区域内形成多个相互绝缘的空气天线，这些空气天线按照一定的分布组合成一个空气天线阵列，从而具备更好的无线通信效果。

[0053] 优选地，本实施例空气天线阵列中的各个空气天线的形状、尺寸和位置，可采用实施例二中的方法进行设计。

[0054] 实施例四：空气天线的制备方法

[0055] 本实施例提供了另一种空气天线的制备方法，如图 4所示，该方法包括：

[0056] S41，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成适合无线通信的空气天线；以及

[0057] S42, 采用激光设备照射空气以使空气电离，从而在该空气天线旁形成一反射区域。

[0058] 本实施例通过在空气天线旁形成一反射区域，可以对空气天线的无线信号的方向和强度进行调整。相对于空气天线来说，反射区域通常为一反射面。

[0059] 在本实施例中，步骤 S41中的空气天线的形成方法可以采用上述实施例一至三中的任何一种。也就是说，本实施例中所指的空气天线既可以是单个的空气天线，也可以是多个空气天线构成的天线阵列。

[0060] 实施例五：空气天线的制备方法

[0061] 本实施例提供了另一种空气天线的制备方法，如图 5所示，该方法包括：

[0062] S51，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成适合无线通信的空气天线；以及

[0063] S52, 采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备的移动轨迹。

[0064] 本实施例通过采用控制设备，可自动形成所需的空气天线的形状、尺寸和位置

，从而使得空气天线的形成自动化、智能化。

[0065] 在本实施例中，步骤 S51中的空气天线的形成方法可以采用上述实施例一至四中的任何一种。换句话说，步骤 S52可适用于上述实施例一至四中的任何一个实施例中，作为其进一步的附加步骤。 [0066] 实施例六：空气天线

[0067] 本实施例提供了一种空气天线的结构，如图 6a-6h所示，空气天线的形状包括面状（如图 6g和 6h所示）和线状（如图 6a-6f所示）。

[0068] 线状的空气天线与现有的金属天线的工作原理类似，主要是用于接收和发送无线信号。线状可包括直线状、折线状、平面螺旋状、立体螺旋状以及波浪状等。如图 6a和 6c所示，空气天线 102的形状为垂直于地球表面的直线状，空气天线 1 06的形状为平行于地球表面的直线状。空气天线 102和 106的具体位置（如距离地面的高度，所处的经度和纬度等）以及长度都是可以根据实际需要进行选择的。如图 6b所示，空气天线 104的形状为立体螺旋状。空气天线 104的横向螺旋直径和纵向长度都是可以根据实际需要进行选择的。如图 6d所示，空气天线 108 的形状为平面螺旋状。空气天线 108的相邻螺纹之间的间距以及螺纹的数量是可以根据实际需要来选择的。空气天线 108的相邻螺纹之间的间距可以是均匀的，也可以是不均匀的，从而达到不同的效果。如图 6e所示，空气天线 112的形状为折线状的。图 6e给出了一种具体的折线，但是空气天线 112的折线形状可以有很多种，本领域技术人员在本申请的教导下，可以根据实际需求设计出各种不同形状的折线状空气天线。如图 6f所示，空气天线 114的形状为波浪状。图 6f给出了一种正弦结构的波浪状空气天线 114，应理解，本领域技术人员可以根据本发明的教导，对图 6f中的波浪状进行各种调整从而获得各种不同的波浪状或类波浪状空气天线。

[0069] 当然，空气天线的结构还可以为面状。面状的空气天线的工作原理与现有的金属天线的工作原理完全不同。面状的空气天线主要用于反射无线通信信号。如图 6g所示，空气天线 122的形状为平面状。平面图形可以为矩形、菱形、三角形、圆形、正多边形或其他不规则的平面。平面的高度、大小和形状都可以根据实际需求来设定。如图 6h所示，空气天线 124的形状为曲面状。曲面的形状可以为球面或其他不规则的曲面。曲面的曲率、大小和高度都可以根据实际需要来设定。图 6a-6h给出了空气天线的结构的几种实施例，应理解，空气天线的形状可以有很多种，以上给出的形状只是为了阐述本发明，并不是用来限制空气天线的具体形状。 [0070] 在本发明提供的另一个优选实施例中，图 6a-6h所示出的空气天线的结构还可以进行一定程度的组合从而形成各种新的结构以满足各种实际需求。

[0071] 本实施例所列举的空气天线的具体结构，都可以通过上述实施例一、二和五中的任何一个所阐述空气天线的制备方法来制备出来。

[0072] 实施例七：空气天线阵列

[0073] 本实施例提供了一种空气天线阵列的结构，如图 7a-7c所示，空气天线阵列包括多个空气天线 100，空气天线 100可以选择实施例六中所描述的空气天线 102~114 、 122以及 124中的任意一种。如图 7a所示，空气天线阵列 202为端射阵列，包括多个平行设置的空气天线 100和馈线 300。在图 7a中，多个空气天线 100的长度可以相同，也可以不同。空气天线 100之间的间距也可以根据实际需要进行选择。馈线 300的连接方式可以是如 7a所示的平行连接方式，也可以是交叉的连接方式。如图 7b所示，空气天线阵列 204为绕杆式天线阵列，包括多个围绕一中心分布的多个空气天线 100。在图 7b中，空气天线 100的数量以及相邻空气天线 100之间的角度可以根据实际需要进行选择。如图 7c所示，空气天线阵列 206为直排阵列，多个空气天线 100可以沿着同一个水平方向或者同一个垂直方向排列。当然，空气天线 100还可以沿着同一个任意角度的方向排列。而且，在图 7b和 7c所示的空气天线阵列中，多个空气天线 100的形状和尺寸可以相同也可以不同，在此并不限制。

[0074] 本实施例所列举的空气天线阵列的具体结构，可以通过上述实施例三所阐述空气天线的制备方法来制备出来。

[0075] 实施例八：空气天线

[0076] 本实施例提供了另一种空气天线的结构，如图 8所示，该空气天线 500包括空气天线 100以及位于空气天线 100附近的空气反射面 400。在本实施例中，空气天线 100可以采用上述实施例六中的任何一种线状空气天线。当然，在一些实施例中，空气天线 100还可以采用实施例七中的任何一种空气天线阵列。反射面 400的尺寸应该比空气天线 100的尺寸大很多，从而使得空气天线 100相当于一条线，而反射面 400相当于一个平面。

[0077] 本实施例所列举的空气天线阵列的具体结构，可以通过上述实施例四所阐述空气天线的制备方法来制备出来。

[0078] 实施例九：通信方法

[0079] 本实施例提供了一种通信方法，如图 9所示，该通信方法采用上述实施例描述的空气天线进行通信。在本实施例中使用的空气天线可以采用上述实施例一至五所阐述的任何一种方法制备而成。在本实施例中使用的空气天线的结构可以为实施例六至八中所描述的空气天线或空气天线阵列中的任何一种。

[0080] 进一步地，当空气天线为线状吋，所述空气天线用于接收和发射无线信号；当所述空气天线为面状吋，所述空气天线用于反射无线信号。

[0081] 通过使用本实施例提供的通信方法，可利用空气天线进行无线信号的反射或者接收和发送，从而可实现随吋随地进行无线通信，不受地域和障碍物的限制，也不受通信基础设施的限制。

[0082] 实施例十：无线通信系统

[0083] 本实施例提供了一种无线通信系统，如图 10a和 10b所示，该无线通信系统包括需要进行无线通信的终端 602和 604。本实施例中给出的两个终端只是用来阐述通信系统的工作原理，并不是用来限制终端的数量。如图 10a所示，该无线通信系统还包括空气天线 902。终端 602发送的无线信号通过空气天线 902反射至终端 604，从而建立了终端 602与 604之间的无线通信。在本实施例中，空气天线 902 可以采用实施例六至八中的面状空气天线或面状空气天线阵列。在本实施例中，空气天线 902起到基站的作用，对无线信号进行中转。优选地，如图 10a所示，无线通信系统还包括激光设备 702，用于照射空气从而形成并维持空气天线 902 。该无线通信系统还可包括控制设备 802，用于控制激光设备 702，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹等。

[0084] 在本发明提供的另一个实施例中，空气天线还可以作为终端的一个元件。如图 10b所示，终端 602和 604分别包括空气天线 906和 908。终端 602 (604) 可直接通过空气天线 906 (908) 接收和发射无线信号。因此，终端 602可通过空气天线 90 6直接与终端 604的空气天线 908通信，也可以通过天线 904中转。在本实施例中，天线 904可以是空气天线，也可以是现有技术中的任何一种适合的天线。空气天线 906和 908可以采用上述实施例六至八所描述的任何一种线状空气天线或线状空气天线阵列的结构。

[0085] 本实施例只是给出了采用空气天线进行通信的两个具体的例子，只是为了阐述本发明空气天线的应用，并不能以此来限定本发明的空气天线的具体应用。本发明的空气天线可广泛应用于各种无线通信系统中。

[0086] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims

权利要求书

[权利要求 1] 一种空气天线的制备方法，其特征在于，包括：

设计天线的几何参数；以及

根据所设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域，进而形成所设计的空气天线。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的空气天线的制备方法，其特征在于，所述几何参数包括天线的形状、尺寸和位置。

[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的空气天线的制备方法，其特征在于，所述根据所述设计的天线的几何参数，采用激光设备照射空气包括：根据所设计的天线的几何参数，计算激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹；以及

根据计算结果采用激光设备照射空气。

[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的空气天线的制备方法，其特征在于，所述采用激光设备照射空气以使空气电离，形成电离区域包括：

采用激光设备照射不同区域的空气以使空气电离，形成多个电离区域

；所述多个电离区域用于形成空气天线阵列。

[权利要求 5] 根据权利要求 2所述的空气天线的制备方法，其特征在于，所述空气天线的形状包括面状和线状。

[权利要求 6] 根据权利要求 4所述的空气天线的制备方法，其特征在于，所述线状包括直线状、折线状、平面螺旋状、立体螺旋状以及波浪状。

[权利要求 7] 根据权利要求 1所述的空气天线的制备方法，其特征在于，还包括：采用激光设备照射空气以使空气电离，从而在所述空气天线旁形成一反射区域。

[权利要求 8] 根据权利要求 1所述的空气天线的制备方法，其特征在于，还包括：采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹。

[权利要求 9] 根据权利要求 3所述的空气天线的制备方法，其特征在于，还包括：采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹。

[权利要求 10] 根据权利要求 4所述的空气天线的制备方法，其特征在于，还包括：采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹。

[权利要求 11] 根据权利要求 7所述的空气天线的制备方法，其特征在于，还包括：采用控制设备控制激光设备，从而自动调节激光设备的数量、功率、照射吋间、激光出射角度及激光设备移动轨迹。

[权利要求 12] —种通信方法，其特征在于，使用空气天线进行通信，所述空气天线采用如权利要求 1所述的空气天线的制备方法制备而成。

[权利要求 13] 根据权利要求 12所述的通信方法，其特征在于，当所述空气天线为线状吋，所述空气天线用于接收和发射无线信号；当所述空气天线为面状吋，所述空气天线用于反射无线信号。