[發明專利]電致變色反射陣列天線

有效

• 申請號: 201911128704.6
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111200182B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: S·布爾加;R·科普夫;R·卡希爾;M·諾勞齊亞拉布
• 申請（專利權）人: 諾基亞技術有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q15/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 馬明月

本公開的實施例涉及電致變色反射陣列天線。天線元件包括貼片天線和由電致變色材料隔開的微帶線，以調諧該元件。多個天線元件的反射陣列形成于襯底上。電致變色材料的介電常數可以在天線的制造過程中和操作期間被控制，以向天線元件提供相移并且波束形成由天線輻射的信號。偏置線可以用于改變從天線輻射的波束的形狀、方向或圓極性。

相關申請的交叉引用

本申請與2018年3月1日提交的題為“Electrochromic?Switch”的美國序列號15/959,564和2018年4月23日提交的題為“Electrochromic?Cell”的美國序列號15/978,370有關，其通過引用并入本文。

技術領域

各種示例實施例總體上涉及天線，并且更具體地涉及使用電致變色材料的可調諧反射陣列天線。

背景技術

反射陣列天線與傳統天線陣列相似，不同之處在于它們不使用饋電網絡。取而代之的是，用外部天線向元件陣列饋電(照射)，該外部天線通常為喇叭天線的形式，盡管并非總是如此。從喇叭發出的輻射撞擊在反射陣列上并被重新輻射。該重新輻射的確切方向取決于在個體天線元件之間引起的相移。類似于金屬拋物面形天線，反射陣列通常會產生高增益定向波束，但是優點是這種類型的天線非常輕巧、緊湊并且制造便宜得多，因此更適合于需要大規模生產的應用。印刷陣列天線可以被設計為產生類似的輻射圖，但是對于大量天線元件而言，饋電網絡中的損耗是令人望而卻步的。

參照圖1可以理解反射陣列的工作原理，圖1示出了孔徑耦合天線的單個元件10。在圖1所示的配置中，入射的EM波12在天線貼片14上產生電流，這又在窄導線16上感應出電流。由于后者是開路傳輸線，因此波從開路邊界被反射并沿相反方向流回微帶貼片14，隨后能量在該微帶貼片上被輻射。在包括多個天線元件的反射陣列配置中，可以通過改變在線16上引起的相移來更改發射信號的確切方向，從而導致“波束形成”。可以做到這一點的一種方法是使用液晶(LC)體可調材料，其中可以通過施加偏置電壓來控制線16的介電常數并因此控制其電學長度。

LC材料的介電常數可達到的范圍非常小，因此對于大多數應用而言還不夠。此外，LC非常依賴于溫度，并且由于它們僅以液體形式存在，因此存在泄漏問題，因此增加了制造成本。

發明內容

示例實施例包含天線元件和使用電致變色材料來調諧天線元件的元件反射陣列。電致變色材料的介電常數可以在天線的制造過程中和操作期間被控制，以向天線元件提供相移。

一個示例實施例包含一種天線元件，該天線元件包括：襯底；隔離層，其進一步包括微帶線，該微帶線垂直地連接至偏置線；隔離層上的電致變色(EC)層；接地平面層，其進一步包括垂直于微帶線的槽；貼片襯底層；以及在貼片襯底層上的貼片天線；其中向偏置線施加電壓會改變電致變色層的介電常數并產生天線的相移。

另一個實施例包括一種具有多個天線元件的反射陣列天線，每個天線元件包括：襯底；隔離層，其進一步包括微帶線，該微帶線垂直地連接至偏置線；隔離層上的電致變色(EC)層；接地平面層，其進一步包括垂直于微帶線的槽；貼片襯底層；以及在貼片襯底層上的貼片天線；其中向偏置線施加電壓改變了電致變色層的介電常數并產生了多個天線元件的相移。

在以上任一實施例中，貼片襯底包括電介質，該電介質可以包括二氧化硅(SiO₂)。

在以上任一實施例中，EC層包括多個子層。

在以上任一實施例中，EC層可以包括以下的變色(chromic)子層：氧化鎢(WO₃)、氧化鈦(TiO₂)、三氧化鉬(MoO₃)、氧化鉭(Ta₂O₅)、五氧化二鈮(Nb₂O₅)或其他過渡金屬氧化物。