[發(fā)明專利]軟件控制的天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780061159.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN109937511B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·D·哈茲扎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 韋弗有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01P5/12
• 分類號(hào): H01P5/12;G02F1/13;H01P11/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;夏青

天線陣列具有輻射元件和延遲線，所述輻射元件和延遲線設(shè)置在包括可變介電常數(shù)材料的層的夾層上方。經(jīng)由軟件來(lái)控制天線上方的各個(gè)點(diǎn)處的可變介電常數(shù)材料的值，從而使用軟件來(lái)改變天線的操作特性。所述層的夾層可以是標(biāo)準(zhǔn)平板顯示器，其中所述平板顯示器上描繪的圖像是利用設(shè)計(jì)用于改變介電常數(shù)的程序進(jìn)行軟件控制的，從而為陣列提供掃描和調(diào)諧能力。也就是說(shuō)，根據(jù)陣列的不同貼片或饋電線下的不同像素的電介質(zhì)屬性中的特定期望變化來(lái)編程不同的圖像，從而控制陣列的頻率和/或方向性。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求享有以下申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益：2016年9月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/382,489號(hào)、2016年9月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/382,506號(hào)、2016年12月7日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/431,393號(hào)、2017年1月31日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第15/421,388號(hào)以及2017年7月19日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第15/654,643號(hào)，所有這些申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及RF天線的設(shè)計(jì)和操作，并且尤其涉及具有形成方向受控的輻射束的輻射元件的陣列的天線。本公開還涉及產(chǎn)生全向覆蓋范圍和/或3D半球覆蓋范圍的陣列的組合。

背景技術(shù)

當(dāng)今通信中的大部分是無(wú)線地進(jìn)行的，或者至少部分路徑是無(wú)線的。所有無(wú)線通信都要求發(fā)送側(cè)和接收側(cè)兩者上的天線。通常，可以利用全向天線來(lái)進(jìn)行傳輸中的大部分。在這種天線中，傳輸功率與距離的立方成反比地下降。因此，為了到達(dá)許多用戶處，與定向天線相比，傳輸功率通常相對(duì)高。另外，當(dāng)若干全向天線同時(shí)操作時(shí)(例如，網(wǎng)吧中的多個(gè)設(shè)備)，各種傳輸可能彼此干擾，或者至少降低該環(huán)境中的發(fā)送和接收質(zhì)量。

另一個(gè)趨勢(shì)是移動(dòng)設(shè)備由金屬(例如，鋁)塊制成，使得設(shè)備主體的大部分可以阻擋RF輻射。因此，天線的放置非常受限。此外，由于移動(dòng)設(shè)備通常使用多種無(wú)線通信協(xié)議，因此移動(dòng)設(shè)備可能要求多個(gè)天線，每個(gè)天線被設(shè)計(jì)用于特定協(xié)議(例如，WiFi、藍(lán)牙、NFC等)的頻率。因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備上的實(shí)際可用面積是很寶貴的，因此在設(shè)備內(nèi)設(shè)計(jì)和放置這樣的天線是非常困難的。

在先前的公開中，本發(fā)明人已經(jīng)公開了利用可變介電常數(shù)來(lái)控制天線特性的天線。關(guān)于該天線的細(xì)節(jié)可以在美國(guó)專利第7,466,269號(hào)中找到，該專利的全部公開內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。本公開在'269專利中公開的基本元件上建立，并且提供了進(jìn)一步的改進(jìn)和特征。

發(fā)明內(nèi)容

包括以下發(fā)明內(nèi)容以便提供對(duì)本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。該發(fā)明內(nèi)容不是對(duì)本發(fā)明的廣泛綜述，并且因此，其并不旨在特別地識(shí)別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素或描繪本發(fā)明的范圍。發(fā)明內(nèi)容的唯一目的是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為下面呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前序。

公開了一種軟件控制的天線。根據(jù)一些實(shí)施例，在包括可變介電常數(shù)材料的層的夾層上方印刷或沉積天線陣列。經(jīng)由軟件來(lái)控制天線上方的各個(gè)點(diǎn)處的可變介電常數(shù)材料的值，從而使用軟件來(lái)改變天線的操作特性。所述層的夾層可以是標(biāo)準(zhǔn)平板顯示器，其中所述平板顯示器上描繪的圖像是利用設(shè)計(jì)用于改變介電常數(shù)的程序進(jìn)行軟件控制的，從而為陣列提供掃描和調(diào)諧能力。也就是說(shuō)，根據(jù)陣列的不同貼片或饋電線下的不同像素的電介質(zhì)屬性中的特定期望變化來(lái)編程不同的圖像，從而控制陣列的頻率和/或方向性，以及天線的輻射束的方向(即，實(shí)現(xiàn)天線的電轉(zhuǎn)向)。

當(dāng)天線對(duì)于用戶不可見時(shí)(例如，當(dāng)天線在WiFi熱點(diǎn)內(nèi)時(shí))，陣列可以使用諸如銅、鋁等之類的金屬導(dǎo)體制成。相反，當(dāng)天線可見并且平板顯示器的可見性是很重要的時(shí)候(例如，在移動(dòng)設(shè)備中)，陣列可以使用諸如ITO、AZO等之類的透明導(dǎo)體制成。當(dāng)然，透明導(dǎo)體也可以用于不可見天線，并且金屬導(dǎo)體可以與可見天線一起使用。

所公開的實(shí)施例解決的方面是向輻射元件進(jìn)行RF饋電。由于輻射貼片和延遲線是設(shè)置在可變介電常數(shù)材料上方的，該可變介電常數(shù)材料可以在操作期間改變其介電常數(shù)的值，因此需要以介電常數(shù)的變化被“屏蔽”的方式來(lái)完成將RF信號(hào)耦合到貼片和延遲線。