可配置的天线组件制造技术

本发明专利技术涉及一种可配置的天线组件。一种天线组件可包括第一接地平面、可在接地状态与非接地状态之间切换的第二接地平面、以及第一天线层和第二天线层。第一天线层和第二天线层中的每个可包括通过多个相变材料(PCM)开关互连的多个像素。PCM开关被配置为在相之间选择性地切换，以在第一天线层和第二天线层内提供多种天线图案。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施方式主要涉及一种天线组件，更具体地，涉及可在多个天线特性之间切换的可配置的相阵列天线组件。
技术介绍
微波天线可用于诸如卫星接收、远程感测、军事通信等各种应用中。印刷电路天线通常提供相对于容易大量生产的低成本、轻量级、低剖面(low-profile)的结构。这些天线可被设计成阵列并且用于诸如敌我识别(IFF)系统、雷达、电子对抗系统、信号情报系统、视线通信系统、卫星通信系统的射频系统。一种已知的天线组件提供在保持6:1以上超宽带宽比的同时不能够从天线面的法线扫描超过45°的静态天线组件。此外，螺旋形天线对于许多实际应用通常过大并且不能够提供极化分集(polarizat1n diversity)。另一种已知的天线组件提供了 9:1的带宽比，但是，当从天线面的法线扫描超过50°时，通常表现出不期望的大的电压驻波比(VSffR)。此外，接地平面上方的连接的阵列具有相似的扫描和VSWR限制。此外，分散的天线阵列通常包括不能被缩放至高射频的小的特性，还可被局限于小的扫描体积，并且可能是无效的。总之，静态设计能够支持一个系统功能，但是，通常不能支持多个功能。窄带天线通常被设计成仅支持一个特定的RF系统并且不能互换以支持具有更大难度的其他系统和频率。已知的静态天线宽带设计和组件通常不提供具有至少6:1的瞬时带宽的紧凑型设计、宽视场或者从天线面的法线高达60°的扫描能力、以及提供选择性带宽和极化分集能力的任意电流控制。
技术实现思路
本公开的特定实施方式提供一种天线-单元相阵列组件(antenna unit-cellphased array assembly)，可包括:第一接地平面、可在接地状态与非接地状态之间切换的第二接地平面、以及可包括第一天线层和第二天线层的天线阵列。第一天线层和第二天线层中的每个可包括通过多个第一相变材料(PCM)开关互连的多个像素(或者相似特征)。第一 PCM开关被配置为在相之间选择性地切换，以在第一天线层和第二天线层内提供多种天线图案(antenna pattern)。第一PCM开关被配置为选择性地切换，以提供多个天线特性(antenna personality)。第二接地平面可包括通过多个第二 PCM开关互连的多个板。第二 PCM开关被选择性地激活和禁用，以使第二接地平面在接地状态与非接地状态之间切换。天线组件还可包括将第一接地平面连接至第二接地平面以及第一天线层和第二天线层的多个控制线。例如，第一 PCM开关可连接至多个控制线。天线组件还可包括安装在第一接地平面上的馈电杆(feed post)。第二接地平面可固定至馈电杆的一部分。馈电杆可包括连接至第一天线层和第二天线层的一个或者多个导体(conductor)。天线组件还可包括连接至第一天线层的第一控制栅格和连接至第二天线层的第二控制栅格。第一控制栅格和第二控制栅格中的每个可包括在可操作地连接至第一 PCM开关中的相应一个的多个交叉点处与第二组迹线交叉的第一组迹线。每个交叉点均可被供电，以使第一 PCM开关的每个在相之间切换。第一控制栅格和第二控制栅格可被配置为是频率选择性的。第一控制栅格和第二控制栅格中的每个还可包括以子波长间隔插入的一个或者多个电感器。第一 PCM开关的每个均可由具有第一相和第二相的碲化锗(GeTe)形成。第一相和第二相中一个是导电的，并且第一相和第二相中的另一个是不导电的。本公开的特定实施方式提供一种天线组件，所述天线组件包括天线阵列，所述天线阵列包括至少一个天线层。天线层可包括通过多个第一相变材料(PCM)开关互连的多个像素。第一 PCM开关被配置为在相之间选择性地切换，以在天线阵列内提供多种天线图案，从而提供多个天线特性。在至少一个实施方式中，至少一个天线层包括至少两个天线层。天线组件还可包括可在接地状态与非接地状态之间切换的一个或者多个开关的接地平面。【附图说明】图1示出了根据本公开的实施方式的可配置的天线组件的立体俯视图。图2示出了根据本公开的实施方式的连接至馈电杆的切换接地平面(switchedground plane)的立体局部俯视图。图3示出了根据本公开的实施方式的通过开关连接的切换接地平面的板的立体俯视图。图4示出了根据本公开的实施方式的天线组件的侧视图。图5示出了根据本公开的实施方式的固定至接地平面的馈电杆的立体俯视图。图6示出了根据本公开的实施方式的天线层的俯视平面图。图7示出了根据本公开的实施方式的天线层的天线图案的俯视平面图。图8示出了根据本公开的实施方式的天线层的天线图案的俯视平面图。图9示出了根据本公开的实施方式的天线层的天线图案的俯视平面图。图10示出了根据本公开的实施方式的控制栅格的俯视平面图。图11示出了根据本公开的实施方式的天线组件的立体俯视图。图12示出了根据本公开的实施方式的馈电杆的立体俯视图。【具体实施方式】当结合附图阅读时，将更好地理解上述
技术实现思路
以及特定实施方式的以下具体描述。如本公开中使用的，以单数形式提及和以单词“一个(a)”或者“一个(an)”开始的元件或者步骤应该被理解为不排除多个元件或者步骤，除非明确规定排除。此外，参考“一个实施方式”并不旨在被解释为排除还结合所述特征的另外的实施方式的存在。而且，除非明确规定与此相反，否则，“包括”或者“具有”具备特定性能的一个元件或者多个元件的实施方式中可包括不具备该性能的另外的元件。图1示出了根据本公开的实施方式的可配置的天线组件10的立体俯视图。天线组件10可以是多单元相阵列(mult1-cell phased array)中的单个或单位-单元。天线组件10可包括支撑馈电杆(从图1中的示图看部分被隐藏)的第一或者基本接地平面12。第二或者切换接地平面14可被固定至接地平面12上方的馈电杆和/或在其周围。如图所示，至少接地平面12和切换接地平面14的部分可位于由泡沫、介电材料和/或空气形成的容纳空间(containment volume) 15 内。天线阵列16可操作地连接至位于切换接地平面14上方的馈电杆。例如，天线阵列16可包括通过电路板隔离的第一天线层18和第二天线层20。可替代地，天线阵列16可包括两个以上天线层。此外，可替代地，天线阵列16可仅包括一个天线层。如下所述，天线层18和天线层20中的每个包括通过由相变材料形成的开关而连接至其他天线像素22的多个天线像素22。匹配层26可位于天线阵列16上方。匹配层26被配置为匹配天线阵列16，以免于(free)空间或者空气。例如，匹配层26可以是或者可包括例如由介电材料形成的天线屏蔽器。天线屏蔽器提供保护天线阵列16的结构性的防风雨外壳并且可由最低限度地削弱通过天线阵列16传输或者接收的电磁信号的材料形成。如图所示，匹配层26可以形成为块，其可包括钻孔的圆柱形或者半圆柱形，以形成被配置为控制不期望的表面波的向内弯曲的角。然而，匹配层26可以为诸如角锥、球形等的各种其他形状和尺寸。此外，匹配层可由多种材料形成。在至少一个实施方式中，匹配层26可不包括向内弯曲的角。可以使用诸如矩形、三角形、球形等的其他形状和尺寸来形成钻孔。钻孔可位于除角之外的不同位置处并且由多个孔和多个形状形成。可替代地，天线组件10可不包括匹配层26。如图所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线组件，包括：第一接地平面；第二接地平面，能够在接地状态与非接地状态之间切换；以及第一天线层和第二天线层，其中，所述第一天线层和所述第二天线层中的每个包括通过多个第一相变材料开关互连的多个像素，并且其中，所述多个第一相变材料开关被配置为在相之间选择性地切换，以在所述第一天线层和所述第二天线层内提供多个天线图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小查尔斯·W·曼里，埃里克·J·布莱克，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US