專利名稱：超材料可重配置天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可重配置天線領(lǐng)域。更具體說，本發(fā)明涉及的天線，通過使用裝載有可變電容器和電感器的超材料結(jié)構(gòu)，能夠在圖案(pattern)和/或偏振方面被重新配置。
背景技術(shù)：
無線信道的變化性能，引起被接收信號功率電平的起伏。為了限制變化的無線信道對系統(tǒng)性能的作用，可能的解決方案是采用可重配置天線系統(tǒng)，它能響應(yīng)多元信道而自適應(yīng)地調(diào)諧它們的輻射特征。輻射圖案形狀、偏振狀態(tài)和操作頻率，能夠被調(diào)諧以適應(yīng)操作 要求。采用重新配置輻射特征的不同技術(shù)的不同解決方案，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)被提出。大多數(shù)建議的可重配置天線，通過借助天線上埋藏的RF開關(guān)、材料改變或結(jié)構(gòu)變化，改變天線上的電流分布，獲得圖案和偏振的可重配置性。使用這些技術(shù)，允許產(chǎn)生不同的偏振和輻射圖案，但是，尤其是當(dāng)天線有若干不同配置時，它一般使一些天線配置遭受低增益或阻抗失配。需要的是，克服這些問題并獲得高增益圖案和偏振可重配置天線，該可重配置天線對所有配置都呈現(xiàn)良好的阻抗匹配。本發(fā)明已經(jīng)被設(shè)計成解決本領(lǐng)域的這些和其他需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對本領(lǐng)域的上述需求，本文描述的本發(fā)明使用利用裝載有可調(diào)諧電容器及電感器以及具體的DC偏置網(wǎng)絡(luò)的超材料結(jié)構(gòu)建成的漏波天線(LWA)，以便控制跨接在天線上的電容和電感值。利用LWA超材料結(jié)構(gòu)建成的三種不同可重配置天線的設(shè)計被描述。這些天線利用復(fù)合左右旋(Composite Right Left Handed (CRLH))材料的特征以獲得高的圖案和偏振可重配置性，在緊湊的天線設(shè)計中有良好的阻抗匹配。尤其是，本發(fā)明包含超材料可重配置天線，它使用變?nèi)荻O管，通過響應(yīng)于由獨立DC偏置電路提供的獨立DC偏置而改變可變電容器和/或電感器的值來改變單位單元(unitcell)結(jié)構(gòu)的特征，諸如傳輸線的群延遲、偏振和阻抗。因為它們在行波而不是諧振波基礎(chǔ)上操作，所以這些天線可以在增益和可重配置性方面能顯著改進(jìn)。通過獨立地控制變?nèi)荻O管，群延遲、偏振和阻抗，可以比只改變?nèi)貉舆t的標(biāo)準(zhǔn)單位單元結(jié)構(gòu)，有更大的變化。在示例性實施例中，本發(fā)明包括圖案和/或偏振可重配置天線，該天線包括至少一個復(fù)合左右旋(CRLH)單位單元，該單位單元包含有附加串聯(lián)電容和并聯(lián)電感并適合輻射電場的標(biāo)準(zhǔn)傳輸線，以及與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感和與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，由此該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感和該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感，響應(yīng)于用于獨立地控制該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感及該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的至少兩個DC偏置，以便由此控制傳輸線的群延遲和輻射電場的偏振。在一個示例性實施例中，該CRLH單位單元和該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感，以及該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感，被制作在微波疊層印刷電路板上。在本發(fā)明的天線的不同配置中，多個CRLH單位單元被級聯(lián)以定義漏波結(jié)構(gòu)，該漏波結(jié)構(gòu)有至少兩個輸入端口，用于接收激勵該天線的激勵信號。在一個示例性實施例中，至少一個輸入端口被用于向天線饋送作為該激勵信號的射頻信號，而所有其他輸入端口在匹配負(fù)載上被關(guān)閉。此外，兩個輸入端口可以被連接到RF開關(guān)，該RF開關(guān)交替地允許激勵該兩個輸入端口的一個或另一個。在本發(fā)明的可重配置天線的第一種配置中，該CRLH單位單元沿直線被級聯(lián)，而用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置，被用于控制輻射角度，同時，用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置，被用于控制輻射角度、輻射電場的偏振、和阻抗匹配。
在本發(fā)明的可重配置天線的第二種配置中，該CRLH單位單元以之字形形狀被級聯(lián)，由此各個CRLH單位單元大體上相互垂直，且被用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制輻射角度，同時，被用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制輻射角度、輻射電場的偏振、和阻抗匹配。最好是，該CRLH單位單元與可變移相器交錯，該可變移相器動態(tài)地控制輻射電場的偏振。此外，電容器可以在示例性實施例中被使用，以便使產(chǎn)生該兩個DC偏置的相應(yīng)DC偏置網(wǎng)絡(luò)去耦合。在本發(fā)明的可重配置天線的第三種配置中，該CRLH單位單元沿圓弧被級聯(lián)，而被用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制被輻射場的偏振，同時，被用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制被輻射場的偏振和阻抗匹配。在一示例性配置中，成對的CRLH單位單元在空間中沿該圓弧被垂直地位移。電容器還可以被包含在該電路中，以便使產(chǎn)生該至少兩個DC偏置的相應(yīng)DC偏置網(wǎng)絡(luò)去耦合。本發(fā)明還包含改變可重配置天線的圖案和/或偏振的方法，通過提供至少一個復(fù)合左右旋(CRLH)單位單元，該復(fù)合左右旋單位單元包含有附加串聯(lián)電容和并聯(lián)電感并適合輻射電場的標(biāo)準(zhǔn)傳輸線和與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感和與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，以及分開地把至少兩個DC偏置，施加到與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感和與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感，以便獨立地控制該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感及該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感，以便由此控制傳輸線的群延遲和輻射電場的偏振。多個CRLH單位單元被級聯(lián)，以便定義漏波結(jié)構(gòu)，且激勵信號被施加到漏波結(jié)構(gòu)的至少一個輸入端口以激勵天線。至少一個輸入端口被饋送作為激勵信號的射頻信號，同時所有其他輸入端口在匹配負(fù)載上被關(guān)閉。此夕卜，兩個輸入端口可以通過有選擇地打開和關(guān)閉兩個輸入端口之間的RF開關(guān)可以被交替地激勵。上面的概述被提供，是為了以簡化的形式介紹選擇的概念，這些概念在下面的具體實施方式
中進(jìn)一步描述。該概述既不企圖指出要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特性或本質(zhì)特性，也不企圖用于限制要求保護(hù)的主題的范圍。此外，要求保護(hù)的主題不限于本公開任何部分中指出的解決任一或全部缺點的實施方案。


本發(fā)明的示例性實施例將結(jié)合有關(guān)附圖被描述，附圖中圖I示出復(fù)合左右旋(CRLH)傳輸線單位單元示意圖(圖I (a))和等效電路模型(圖 I (b))。圖2示出CRLH傳輸線單位單元的色散圖。圖3示出可重配置CRLH傳輸線單位單元的示意圖(圖3 (a))和色散圖(圖3(b))。圖4示出按照本發(fā)明的有獨立偏置網(wǎng)絡(luò)和良好阻抗匹配的CRLH可調(diào)諧單位單元示意圖(圖4 (a))和電路模型(圖4 (b))。圖5示出本發(fā)明的單位單元對四種不同偏置電壓組合的色散圖。
圖6示出供本發(fā)明使用的兩端口可重配置漏波天線(LWA)。圖7示出按照本發(fā)明使用的可重配置LWA的四種不同配置測量的散射參數(shù)。圖8示出測量的輻射圖案，是以2. 44GHz頻率對四種不同配置的可重配置LWA的兩端口上激勵的，在端口 I上激勵的是(圖8 (a))和在端口 2上激勵的是(圖8 (b))。圖9示出測量的在可重配置LWA的端口 I上被激勵的輻射圖案，是對四種不同配置的豎直偏振(圖9 Ca))和水平偏振(圖9 (b))按2. 44GHz的頻率激勵的。圖10示出本發(fā)明的偏振可重配置LWA的示意圖，圖上有相同號碼的成對單元在空間中是垂直的。圖11不出有頻率相關(guān)偏振可重配置性的圖10的LWA實施例。圖12對線偏振條件(P =0 rad/m)在840MHz頻率上被獲得的CRLH單元配置，示出作為傳播常數(shù)P的函數(shù)的軸比。圖13對平均射束方向與偏振/傳播常數(shù)無關(guān)的不同操作頻率，示出(a) ￠=0°和(b) 4>=90°的輻射圖案。圖14對施加的電壓“S”和“SH”的不同值，示出CRLH可重配置單位單元示意圖(圖14 (a))和色散圖(圖14 (b))。圖15示出有頻率相關(guān)偏振可重配置性的LWA的實施例。圖16對有頻率無關(guān)偏振可重配置性的LWA的四種不同配置，示出880MHz的頻率上(a) ￠=0°和(b) ￠=90°的輻射圖案。圖17示出按照本發(fā)明的圖案和偏振可重配置CRLH LffA的示意圖。圖18示出有頻率相關(guān)射束掃描能力的偏振可重配置LWA的實施例。圖19示出800MHz、865MHz和970MHz頻率上輻射的三個不同角度對不同相移值(PS1=-PS2)的軸比。圖20示出不同操作頻率的輻射圖案，表明在條件PS 1=_PS2下，射束方向與施加的相移無關(guān)。圖21示出該有頻率無關(guān)射束掃描能力的偏振可重配置LWA的實施例。圖22對有頻率無關(guān)射束掃描能力的偏振可重配置LWA的四種不同配置，示出(a)2p=d和(b) 2p/d=l. 2對880MHz頻率的輻射圖案。圖23對圖案和偏振可重配置LWA的四種不同配置，示出880MHz頻率上作為相移值(PS1=-PS2)的函數(shù)的沿最大輻射方向的軸比。
具體實施例方式本發(fā)明的說明性實施例的詳細(xì)說明，將在下面參照圖1-23被描述。雖然該說明書提供本發(fā)明可能實施的詳細(xì)例子，但應(yīng)當(dāng)指出，這些細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是示范性的而決不是界定本發(fā)明的范圍。漏波是行波，它逐步地泄漏功率，同時沿波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳播。這種結(jié)構(gòu)通常被用作天線以獲得高的方向性。漏波天線根據(jù)的是與諧振波機理相反的行波，在該意義上說，漏波天線基本上不同于諧振天線。重要的是，天線大小與天線諧振頻率無關(guān)而與它的方向性有關(guān)。漏波天線的輻射性質(zhì)與沿波導(dǎo)的方向的傳播常數(shù)，Y = a-j@ (這里a是衰減常數(shù)和3是相位常數(shù))有關(guān)，且與垂直于該方向的傳播常數(shù)ki有關(guān)。這兩個傳播常數(shù)的關(guān)系是 最I(lǐng)=這里kQ是自由空間的波數(shù)。如果該波比光速更慢(慢波區(qū))，則有k/ ^，垂直傳播常數(shù)k I是虛的，從而沒有輻射出現(xiàn)，而該波被導(dǎo)波(guided)。如果相反,該波比光速更快(快波區(qū)),則有kpP ,垂直傳播常數(shù)是實的且輻射出現(xiàn)。尤其是，輻射在如下角度下出現(xiàn)
- ._\( r\0 =SfIf 1 ii
K^Oj這里0是離垂射方向(broadside direction)的最大射束角度。因此,福射角度能夠受漏波天線中頻率的控制。衰減常數(shù)a反而決定每單位長度被輻射功率的密度。對大的a值，大部分功率在該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的第一部分中被泄漏，而對小的a值，泄漏緩慢出現(xiàn)而高的方向性被獲得。主模頻率掃描LW 天線(dominant mode frequency-scanned Lff antenna)能夠用復(fù)合左右旋(CRLH)傳輸線實施。CRLH傳輸線是通過把人造串聯(lián)電容和并聯(lián)電感插入常用傳輸線中實現(xiàn)的，常用傳輸線有固有的串聯(lián)電容和并聯(lián)電感。CRLH傳輸線的一般代表及其等效電路模型如圖I所示。如圖所示，CRLH傳輸線包含叉指式電容器和短接并聯(lián)截線(shorted shunt stub),分別代表串聯(lián)電容和并聯(lián)電感。用串聯(lián)電容和并聯(lián)電感裝載普通傳輸線，允許超材料的建立，該超材料修改以正傳播常數(shù)@>0表征的右旋(RH)材料的典型傳播特征。在CRLH傳輸線中，材料傳播性能隨頻率從RH (以0>0表征)到左旋(LH)(以P〈O表征)移動。該效應(yīng)已經(jīng)由Caloz等人在“Transmission line approach of left-handed(LH)materials and microstripimplementation of an artificial LH Transmission line”， IEEE Transactionson Antennas and Propagation, Vol. 52, No. 5, pp. 1159-1166(2004),以及 Lai 等人在“Composite right/1eft-handed transmission line meta-materials，，IEEE MicrowaveMagazine, Vol. 5, No. 3, pp. 34-50 (2004)中證明，而且該效應(yīng)能夠在圖2的色散圖中觀察至IJ。按照圖2的CRLH傳輸線色散圖，有四個不同區(qū)LH-導(dǎo)波區(qū)、LH-泄漏區(qū)、RH-泄漏區(qū)和RH-導(dǎo)波區(qū)。這一背射(backfire)到端射(endfire)掃描能力，首先由Sanada等人在“Characteristics of the composite right/1eft-handed transmission lines,，，IEEEMicrowave and Wireless Components Letters, Vol. 14, No. 2, pp. 68-70(2004)中用實驗證明，并由 Caloz 等人在“A novel composite right/1 eft-handed coupled-linedirectional coupler with arbitrary coupling level and broad bandwidth,，，IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 52, No. 3, pp. 980-992(2004)中用CRLH概念解釋，這是LWA非常獨特的特性，它不能在常用的漏波結(jié)構(gòu)中被獲得。但是，這些LWA的頻率掃描本性有使它們在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制的缺點，現(xiàn)代通信系統(tǒng)一般要求用于有效信道化的固定頻率操作。在CRLH LWA中，因為主輻射射束角度是沿該結(jié)構(gòu)傳播常數(shù)的函數(shù)，通過LC參數(shù)調(diào)諧在固定操作頻率上，操控該射束是可能的。在該情形下，變?nèi)荻O管能夠沿該結(jié)構(gòu)被集成在每一單元中，以便通過它們的反向偏置電壓V的控制，提供連續(xù)可變的電容或可變電感。電子掃描的CRLH LWA的第一原型，已經(jīng)由 Sungjioon 等人在 “Metamaterial-based electronically controlledtransmission-line structure as a novel leaky-wave antenna with tunableradiation angle and beamwidth, ”IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques, Vol. 52，2004年12月的文章中提出，而它的工作原理在圖3 (b)的色散圖中被描述，用于圖3(a)—般地說明的可重配置CRLH傳輸線單位單元。如圖所示，通過改變施加的偏置電壓V，能夠使傳輸線的傳播特征移動并為固定的操作頻率獲得不同傳播常數(shù)3。 由Sungjioon等人給出的單位單元結(jié)構(gòu)，已經(jīng)被證明對建成允許改變射束被操控所沿的方向的LWA是有效的。然而，使用這樣類型的單位單元建成的LWA，存在不同配置之間的增益不平衡的缺點。Sungjioon等人給出的CRLH單位單元設(shè)計,被認(rèn)為有1〈〈入g,以及有同時通過單個DC偏置控制的可變電容，這里Xg是導(dǎo)波波長和I是單位單元長度。使用這種設(shè)計，必需使用若干單位單元以便獲得良好的方向性，而這樣又使天線對不指向垂射方向的配置有低的增益以及不適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ?。此外，迄今的CRLH材料的性質(zhì)，已經(jīng)被用于建成只能操控射束連續(xù)地從端射到背射的LWA。本發(fā)明涉及新穎的CRLH單位單元的結(jié)構(gòu)，它允許采用CRLH的特征性能以建成能同時地改變圖案和偏振，同時對所有天線的配置保持良好阻抗匹配和高增益的LWA。本發(fā)明的超材料單位單元結(jié)構(gòu)的示范性實施例如圖4 (a)和4 (b)所示。為了獲得CRLH性能，圖4的單位單元被設(shè)計成借助叉指式電容器和短接截線在常用微帶線中分別插入人造串聯(lián)電容和并聯(lián)電感。為動態(tài)地調(diào)諧單位單元的旋向性(handedness)，兩個變?nèi)荻O管(Ds)被放置成與微帶串聯(lián)叉指式電容器并聯(lián)，并且一個變?nèi)荻O管(Dsh)被放置成與并聯(lián)電感器串聯(lián)。兩個獨立偏置網(wǎng)絡(luò)被用于分開地調(diào)諧變?nèi)荻O管Ds (“S”偏置)和Dsh (“SH”偏置)。電容器(C=O. 5pF)被用于使兩個DC偏置網(wǎng)絡(luò)去耦合，而四分一波變換器被采用以防止RF信號流向DC的地。通過使用兩個獨立DC偏置網(wǎng)絡(luò)，能夠調(diào)整單位單元的電抗，以便保持布洛赫(Bloch)阻抗接近50 Q ,同時使單位單元的電特征從左旋移動至右旋。此外，分開的Dai(“SH”偏置)偏置網(wǎng)絡(luò)的使用，允許改變該單位單元的偏振。該性質(zhì)還能夠有效地被用于控制CRLHLWA中的偏振。該CRLH單位單元，與任何建議的方案不同，必需有f A g/4,同時保持特征性CRLH性能。使用大小可與X g/4比較的單位單元，允許建成由少量單位單元組成的高增益LWA，這些單位單元有通過有效部件引入的總的低損耗。該技術(shù)允許建成有強大增益的有效LWA。圖案和偏振可重配置天線的三個示范性實施例，已經(jīng)用上述類型的CRLH單位單元結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些天線的工作原理是獨特的并構(gòu)成本發(fā)明的一部分。
天線設(shè)計I按照天線設(shè)計I的漏波天線(LWA)，使用復(fù)合左右旋(CRLH)材料，為的是獲得高的輻射圖案和偏振可重配置性而不犧牲增益、阻抗匹配或小型性。兩個分開的端口被定位在同一天線結(jié)構(gòu)上，以便單個物理天線能夠被用作兩個單元陣列，以縮減天線在通信裝置上占據(jù)的空間。該漏波天線由N個級聯(lián)的CRLH單位單元組成。該單位單元的一個實施例被建成在長度I為13mm的Rogers基底上。具有連續(xù)地從I. 3pF (對40V偏置電壓)到7. 3pF(對OV偏置電壓)變化的測量的電容的Skywork SMV1413變?nèi)荻O管被使用。圖5展示對“S”和“SH”DC偏置電壓的四種不同配置的建議的單位單元所測量到的色散圖。表I表明在2. 44GHz頻率上對相同電壓組合測量到的布洛赫阻抗。應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會，這樣的單位單元設(shè)計，允許傳播常數(shù)3對固定操作頻率連續(xù)移動，同時保持布洛赫阻抗接近50Q。該單位單元設(shè)計然后適合用于建成可重配置CRLH LWA，它在產(chǎn)生掃描射束的整個集合上有良好的匹配。對選定的操作頻率，在單位單元P〈K的快波區(qū)中，輻射在如下角度上出現(xiàn)
0 = Sitf1 I這里0是輻射角度而1 是自由空間波數(shù)。
配置__&抗_
S=9V45+J5
SH=7￥ S=30V65+j7SH=2D￥ _—
S=18\40+ji0
SH=ISV__
S=IOV43十 j4
SH=8\表I圖6展示兩端口可重配置漏波天線的原型，它是用有圖5所示色散圖的單位單元結(jié)構(gòu)建成的。該天線包含10個單位單元并已經(jīng)被設(shè)計成操作在2. 44GHz的頻率上。該設(shè)計是14cm長，且它允許兩獨立射束(每端口一束)的激勵，每一射束能夠從背射到端射被操控。因為公共天線結(jié)構(gòu)被用于該兩端口，激勵的射束被一起相對于垂射方向?qū)ΨQ地被操控。理想的情形是，因為變?nèi)荻O管電容允許連續(xù)調(diào)諧，所以有無數(shù)配置能夠供該天線選擇。圖7示出對四種不同陣列配置(各對應(yīng)于“S”和“SH”電壓的具體組合)測量的散射參數(shù)。兩端口都在2. 44GHz的頻率上關(guān)于IOdB目標(biāo)回波損耗被匹配。對所有配置，兩端口之間的隔離高于10dB。圖8示出對圖7的相同的四種不同陣列配置測量的在端口 I (圖8 (a))和端口 2(圖8 (a))上以2.44GHz的頻率激勵的輻射圖案。如圖所示，射束能夠在垂直平面中90°范圍上以兩端口之間最小差異被有效地操控。該建議的天線結(jié)構(gòu)的射束掃描方向，能夠用色散圖信息預(yù)測為
權(quán)利要求
1.一種圖案和/或偏振可重配置天線，包括 至少一個復(fù)合左右旋(CRLH)單位單元，包含有附加串聯(lián)電容和并聯(lián)電感并適合輻射電場的標(biāo)準(zhǔn)傳輸線；和 與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，以及與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，由此所述與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感和所述與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，響應(yīng)于用于獨立地控制該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感及該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的至少兩個DC偏置，以便由此控制傳輸線的群延遲和/或輻射電場的偏振。
2.權(quán)利要求I的可重配置天線，其中該CRLH單位單元和與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，以及與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，被制作在微波疊層印刷電路板上。
3.權(quán)利要求I的可重配置天線，其中多個CRLH單位單元被級聯(lián)以定義漏波結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求3的可重配置天線，其中該DC偏置被用于控制被輻射場的形狀和/或方向、和/或被輻射場的偏振、和/或天線輸入阻抗。
5.權(quán)利要求4的可重配置天線，還包括至少兩個輸入端口，用于接收激勵該天線的激勵信號。
6.權(quán)利要求5的可重配置天線，其中至少一個輸入端口被用于向天線饋送作為所述激勵信號的射頻信號，并在匹配負(fù)載上關(guān)閉所有其他輸入端口。
7.權(quán)利要求5的可重配置天線，其中兩個輸入端口被連接到RF開關(guān)，該RF開關(guān)交替地允許激勵所述兩個輸入端口的一個輸入端口，或所述兩個輸入端口的另一個輸入端口。
8.權(quán)利要求4的可重配置天線，其中該CRLH單位單元沿直線被級聯(lián)，而用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置，被用于控制輻射角度，同時，用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置，被用于控制輻射角度、輻射電場的偏振和阻抗匹配。
9.權(quán)利要求4的可重配置天線，其中該CRLH單位單元以之字形形狀被級聯(lián)，由此各個CRLH單位單元大體上相互垂直，且被用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置，被用于控制輻射角度，同時，被用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的 DC偏置，被用于控制輻射角度、輻射電場的偏振和阻抗匹配。
10.權(quán)利要求9的可重配置天線，其中該CRLH單位單元與可變移相器交錯，該可變移相器動態(tài)地控制福射電場的偏振。
11.權(quán)利要求9的可重配置天線，還包括電容器，它把產(chǎn)生所述至少兩個DC偏置的相應(yīng)DC偏置網(wǎng)絡(luò)去耦合。
12.權(quán)利要求4的可重配置天線，其中該CRLH單位單元沿圓弧被級聯(lián)，而被用于改變與該串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制被輻射場的偏振，同時，被用于改變與該并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感的DC偏置被用于控制被輻射場的偏振和阻抗匹配。
13.權(quán)利要求12的可重配置天線，其中成對的所述CRLH單位單元在空間中沿所述圓弧被垂直地位移。
14.權(quán)利要求12的可重配置天線，還包括電容器，它把產(chǎn)生所述至少兩個DC偏置的相應(yīng)DC偏置網(wǎng)絡(luò)去耦合。
15.一種改變可重配置天線的圖案和/或偏振的方法，包括步驟 提供至少一個復(fù)合左右旋(CRLH)單位單元，包含有附加串聯(lián)電容和并聯(lián)電感并適合輻射電場的標(biāo)準(zhǔn)傳輸線，以及與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感和與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感；和 分開地把至少兩個DC偏置，施加到所述與該并聯(lián)電感串聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感和所述與該串聯(lián)電容并聯(lián)的至少一個可變電容和/或電感，以便獨立地控制該與串聯(lián)電容并聯(lián)的可變電容和/或電感及該與并聯(lián)電感串聯(lián)的可變電容和/或電感，以便由此控制傳輸線的群延遲和/或輻射電場的偏振。
16.權(quán)利要求15的方法，還包括級聯(lián)多個CRLH單位單元，以便定義漏波結(jié)構(gòu)。
17.權(quán)利要求15的方法，還包括向所述漏波結(jié)構(gòu)的至少兩個輸入端口施加激勵信號，以激勵該天線。
18.權(quán)利要求17的方法，還包括以作為所述激勵信號的射頻信號饋送所述至少一個輸入端口，并在匹配負(fù)載上關(guān)閉所有其他輸入端口。
19.權(quán)利要求17的方法，還包括通過有選擇地打開和關(guān)閉所述兩個輸入端口之間的RF開關(guān)，交替地激勵兩個輸入端口。
全文摘要
超材料可重配置天線。能夠利用裝載有可變?nèi)萜骱碗姼衅鞯某牧辖Y(jié)構(gòu)的特征，按圖案和/或偏振被重新配置的漏波天線，采用有兩個獨立DC偏置的復(fù)合左右旋(CRLH)單位單元，該兩個獨立DC偏置用于有效地改變傳輸線的群延遲和被輻射場的偏振，同時保持良好的阻抗匹配。不同度的圖案和偏振可重配置性，通過沿直線、圓形線或之字形線級聯(lián)多個這些單位單元被獲得，同時保持所有天線配置的高增益和良好的阻抗匹配。
文檔編號H01Q23/00GK102804502SQ201080062263
公開日2012年11月28日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者D·皮阿澤, M·達(dá)米科 申請人:阿丹特有限責(zé)任公司