用于表面散射天線的調制圖案制造技術

一種系統包括耦合到控制電路的表面散射天線，所述控制電路能操作以將表面散射調節到任何特定天線配置。所述系統任選地包括存儲介質，預先計算的天線配置系列被寫入所述存儲介質上。所述存儲介質包括由天線的一些相關操作參數索引的天線配置的查找表。

Modulation pattern for surface scattering antennas

A system includes a surface scattering antenna coupled to a control circuit that can be operated to adjust surface scattering to any particular antenna configuration. The system optionally includes a storage medium, and a pre configured antenna configuration series is written to the storage medium. The storage medium includes a look-up table indexed by an antenna configuration of some associated operation parameters of the antenna.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于表面散射天線的調制圖案優先權申請和相關申請的所有主題以及優先權申請和相關申請的任何及所有的母案申請、祖案申請、曾祖案申請等的所有主題，包括任何優先權要求，在這些主題不與本文沖突的程度內，都通過參考并入本文。附圖說明圖1是表面散射天線的示意圖。圖2A和2B分別示出了表面散射天線的示例性調整圖案和相應的波束圖案。圖3A和3B分別示出了表面散射天線的另一示例性調整圖案和相應的波束圖案。圖4A和4B分別示出了表面散射天線的另一示例性調整圖案和相應的場圖案。圖5A-5F示出了全息圖離散化和混疊(aliasing)的示例。圖6示出了系統框圖。具體實施方式在以下的詳細說明中參考了附圖，這些附圖形成了詳細說明的一部分。在附圖中，除非上下文另有說明，否則類似的符號通常標識相似的部件。在詳細說明、附圖和權利要求書中描述的說明性實施方式并不意味著是限制性的。可以使用其它的實施方式，并且可進行其它改變，而不偏離本文所提供的主題的精神或范圍。圖1中示出了表面散射天線的示意圖。表面散射天線100包括沿波傳播結構104分布的多個散射元件102a和102b。波傳播結構104可以是微帶、帶狀線、共面波導、平行板波導、電介質棒或板、封閉式或管狀波導、襯底集成波導、或能夠支持導波或表面波105沿結構或在結構內傳播的任何其它結構。波浪線105是導波或表面波的符號表示，并且這個符號表示并非意在指示導波或表面波的實際波長或振幅；而且，雖然波浪線105被示出為是在波傳播結構104內(例如，對于在金屬波導中的導波)，但對于表面波，該波可以是基本上位于波傳播結構之外(例如，對于單線傳輸線路上的TM模式或在人工阻抗表面上的“偽等離子體激元(spoofplasmon)”)。還要注意，盡管本文的公開內容通常將導波或表面波105稱為傳播波，但是可以設想利用駐波的其他實施方式，駐波是輸入波和其反射的疊加。散射元件102a、102b可以包括嵌入波傳播結構104內、放置在波傳播結構104的表面上、或者放置在波傳播結構104的倏逝逼近處內的散射元件。例如，散射元件可以包括互補的超材料元件，例如在D.R.Smith等人的美國專利申請公開No.2010/0156573“Metamaterialsforsurfacesandwaveguides”和A.Bily等人的美國專利申請公開No.2012/0194399“Surfacescatteringantennas”中所提出的那些超材料元件，通過引用將其每一個并入本文。作為另一個示例，散射元件可以包括貼片元件，例如在A.Bily等人的美國專利申請No.13/838,934“Surfacescatteringantennaimprovements”中所提出的那些貼片元件，通過引用將其并入本文。表面散射天線還包括至少一個饋送連接器106，該至少一個饋送連接器106被配置為將波傳播結構104耦合到饋送結構108。饋送結構108(示意性地描繪為同軸電纜)可以為傳輸線、波導或能夠提供可經由饋送連接器106發射到波傳播結構104的導波或表面波105中的電磁信號的任何其它結構。饋送連接器106可以為例如同軸與微帶連接器(例如，SMA與PCB適配器)、同軸與波導連接器、模式匹配過渡部分等。盡管圖1示出了在“端發射”配置中的饋送連接器，由此導波或表面波105可從波傳播結構的周邊區域(例如，從微帶的端部或者從平行板波導的邊緣)發射，但在其它實施方式中，饋送結構可附接至波傳播結構的非周邊部，由此導波或表面波105可從波傳播結構的非周邊部(例如，從微帶的中點或者通過平行板波導的頂板或底板中鉆出的孔徑)發射；并且其它的實施方式還可提供在多個位置處(周邊的和/或非周邊的)與波傳播結構附接的多個饋送連接器。散射元件102a、102b是具有能夠響應于一個或多個外部輸入而調節的電磁特性的可調散射元件。例如，在先前所引用的D.R.Smith等人的專利中描述了可調散射元件的各種實施方式，并且在本公開中對可調散射元件進行進一步描述。可調散射元件可包括能夠響應于電壓輸入(例如，用于有源元件(諸如變容二極管、晶體管、二極管)或用于并入有可調諧介電材料(諸如鐵電體或液晶)的元件的偏置電壓)、電流輸入(例如，直接注射到有源元件中的電荷載體)、光輸入(例如，光敏材料的照射)、場輸入(例如，包括非線性磁性材料的元件的磁場)、機械輸入(例如，MEMS、致動器、液壓系統)等可調節的元件。在圖1的示意性示例中，已經被調節至具有第一電磁特性的第一狀態的散射元件被描繪為第一元件102a，而已經被調節至具有第二電磁特性的第二狀態的散射元件被描繪為第二元件102b。對具有與第一和第二電磁特性對應的第一和第二狀態的散射元件的描繪不意在進行限制：實施方式可提供離散地可調節的散射元件以自與離散的多個不同的電磁特性對應的離散的多個狀態進行選擇，或者提供連續地可調節的散射元件以自與連續的不同的電磁特性對應的連續狀態進行選擇。而且，圖1中所描繪的特定的調整圖案(即，元件102a和102b的交替布置)僅為示例性的配置并不意圖是限制性的。在圖1的示例中，散射元件102a、102b具有對于導波或表面波105的第一和第二耦合系數(coupling)，所述第一和第二耦合系數分別為第一和第二電磁特性的函數。例如，第一和第二耦合系數可以為散射元件在導波或表面波的頻率或頻帶處的第一和第二極化度。在一種方法中，第一耦合系數為基本上非零的耦合系數，而第二耦合系數為基本為零的耦合系數。在另一方法中，兩個耦合系數基本上為非零，但是第一耦合系數顯著大于(或小于)第二耦合系數。由于第一和第二耦合系數，第一和第二散射元件102a、102b可響應于導波或表面波105而生成具有作為相應的第一和第二耦合系數的函數(例如，成比例)的幅值的多個散射電磁波。散射電磁波的疊合包括在該示例中被描述為從表面散射天線100輻射的平面波110的電磁波。可通過將散射元件的特定的調整圖案(例如，圖1中的第一和第二散射元件的交替布置)視為限定散射導波或表面波105以生成平面波110的光柵的圖案來理解平面波的出現。因為該圖案是可調節的，所以表面散射天線的一些實施方式可以提供可調節的光柵或者更一般地提供可調節的全息圖，其中散射元件的調整圖案可根據全息照相原理來選擇。假設例如導波或表面波可由作為沿波傳播結構104的位置的函數的復標量輸入波Ψin來表示，并且期望的是，表面散射天線生成可由另一復標量波Ψout表示的輸出波。然后，可以選擇與沿波傳播結構的輸入波和輸出波的干涉圖案對應的散射元件的調整圖案。例如，散射元件可被調節以提供對于導波或表面波的、作為由給定的干涉項的函數(例如，與其成比例，或為其階躍函數)的耦合系數。以此方式，表面散射天線的實施方式可被調節以通過識別與所選束圖案對應的輸出波Ψout且然后相應地如上文所述調節散射元件來提供任意的天線輻射圖案。表面散射天線的實施方式因此可被調節以提供例如所選束方向(例如，束轉向)、所選束寬度或形狀(例如，具有寬或窄的束寬度的扇形或鉛筆形束)、所選零陷布置(例如，零陷轉向)、所選多束布置、所選偏振狀態(例如，線偏振、圓偏振或橢圓偏振)、所選總相位或其任意組合。可選地或另外地，表面散射天線的實施方式可被調本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，其包括：離散化表面散射天線的全息圖函數；以及識別減少歸因于所述離散化的偽像的天線配置。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.20 US 62/015,293;2014.10.09 US 14/510,947;1.一種方法，其包括：離散化表面散射天線的全息圖函數；以及識別減少歸因于所述離散化的偽像的天線配置。2.根據權利要求1所述的方法，其還包括：將所述表面散射天線調整到識別到的所述天線配置。3.根據權利要求1所述的方法，其還包括：將識別到的所述天線配置存儲在存儲介質中。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述表面散射天線限定孔徑，并且所述離散化包括識別所述表面散射天線的離散的多個散射元件在所述孔徑上的離散的多個位置，并且其中所述離散化包括識別所述散射元件中的每一個的與在所述散射元件的所述位置中的每一個處的函數值的離散集對應的狀態的離散集。5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述天線配置的所述識別包括對離散化的所述全息圖函數進行抖動。6.根據權利要求4所述的方法，其中，所述天線配置的所述識別包括將誤差擴散算法應用于離散化的所述全息圖函數。7.根據權利要求4所述的方法，其中，對于所述多個散射位置中的每個位置，所述天線配置的所述識別包括：識別所述位置對離散化的所述全息圖函數的一個或多個期望的空間傅里葉分量的第一貢獻；識別所述位置對離散化的所述全息圖函數的一個或多個不期望的空間傅里葉分量的第二貢獻；以及從所述函數值的離散集中選擇所述位置的函數值，其中選定的所述值：如果所述第一貢獻與所述第二貢獻的比率大于選定量，則等于所述函數值的離散集中離在所述位置處評估的所述全息圖函數最近的值；或如果所述第一貢獻與所述第二貢獻的比率小于或等于選定量，則等于所述函數值的離散集中的最小值。8.根據權利要求4所述的方法，其中，所述天線配置的所述識別包括：通過用多個空間傅里葉分量替換所述全息圖函數的基本空間傅里葉分量來改變所述全息圖函數。9.根據權利要求4所述的方法，其中，所述天線配置的所述識別包括：通過選擇性地減小離散化的所述全息圖函數的諧波空間傅里葉分量來改變離散化的所述全息圖函數。10.根據權利要求4所述的方法，其中所述全息圖函數對應于具有主波束的選定天線圖案，所述主波束具有選定的方向和相位，并且所述天線配置的所述識別包括：改變全息圖函數以對應于具有新主波束的天線圖案，所述新主波束具有新方向和相位，選擇所述新方向和相位以優化所述新天線圖案的期望成本函數。11.根據權利要求4所述的方法，其中，所述天線配置的所述識別包括：針對所述多個位置從所述函數值的離散集中選擇多個函數值，其中選定的所述多個函數值優化所述天線的天線圖案的期望成本函數。12.根據權利要求11所述的方法，其中優化所述期望成本函數的所述選擇包括評估一系列試驗的所述期望成本函數，每個試驗由針對所述多個位置的多個試驗函數值組成，其中所述試驗函數值中的每一個是從所述函數值的離散集中選擇的。13.一種系統，其包括：具有多個可調散射元件的表面散射天線；存儲介質，其上寫有對應于成組的全息圖函數的成組的天線配置，每個天線配置被選擇以減少歸因于相應的所述全息圖函數的離散化的偽像；以及控制電路，其能操作以從所述存儲介質讀取天線配置，并調整所述多個可調散射元件以提供所述天線配置。14.根據權利要求13所述的系統，其中所述偽像包括所述表面散射天線的天線圖案的柵瓣或旁瓣。15.根據權利要求13所述的系統，其中所述可調散射元件能在狀態的離散集之間調節，所述狀態的離散集對應于在所述多個可調散射元件的多個位置中的每個位置處的函數值的離散集。16.根據權利要求15所述的系統，其中所述狀態的離散集是狀態的二進制集合或狀態的灰度級集合。17.根據權利要求15所述的系統，其中至少一個天線配置是相應的所述全息圖函數的抖動離散化。18.根據權利要求15所述的系統，其中至少一個天線配置是相應的所述全息圖函數的誤差傳播離散化。19.根據權利要求13所述的系統，其中所述可調散射元件能在包括最小狀態的狀態的離散集之間調節，并且至少一個天線配置包括被設置為所述最小狀態的一個或多個散射元件，以減小所述一個或多個散射元件對相應的所述全...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳白巖，湯姆·德里斯科爾，西亞馬克·阿巴迪，約翰·德斯蒙德·亨特，南森·英格爾·蘭迪，梅爾羅·馬卡多，米爾頓·小珀奎，戴維·R·史密斯，雅羅斯拉夫·A·烏爾朱莫夫，
申請(專利權)人：希爾萊特有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國,US