用于表面散射天线的调制图案制造技术

一种系统包括耦合到控制电路的表面散射天线，所述控制电路能操作以将表面散射调节到任何特定天线配置。所述系统任选地包括存储介质，预先计算的天线配置系列被写入所述存储介质上。所述存储介质包括由天线的一些相关操作参数索引的天线配置的查找表。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表面散射天线的调制图案优先权申请和相关申请的所有主题以及优先权申请和相关申请的任何及所有的母案申请、祖案申请、曾祖案申请等的所有主题，包括任何优先权要求，在这些主题不与本文冲突的程度内，都通过参考并入本文。附图说明图1是表面散射天线的示意图。图2A和2B分别示出了表面散射天线的示例性调整图案和相应的波束图案。图3A和3B分别示出了表面散射天线的另一示例性调整图案和相应的波束图案。图4A和4B分别示出了表面散射天线的另一示例性调整图案和相应的场图案。图5A-5F示出了全息图离散化和混叠(aliasing)的示例。图6示出了系统框图。具体实施方式在以下的详细说明中参考了附图，这些附图形成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文另有说明，否则类似的符号通常标识相似的部件。在详细说明、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。可以使用其它的实施方式，并且可进行其它改变，而不偏离本文所提供的主题的精神或范围。图1中示出了表面散射天线的示意图。表面散射天线100包括沿波传播结构104分布的多个散射元件102a和102b。波传播结构104可以是微带、带状线、共面波导、平行板波导、电介质棒或板、封闭式或管状波导、衬底集成波导、或能够支持导波或表面波105沿结构或在结构内传播的任何其它结构。波浪线105是导波或表面波的符号表示，并且这个符号表示并非意在指示导波或表面波的实际波长或振幅；而且，虽然波浪线105被示出为是在波传播结构104内(例如，对于在金属波导中的导波)，但对于表面波，该波可以是基本上位于波传播结构之外(例如，对于单线传输线路上的TM模式或在人工阻抗表面上的“伪等离子体激元(spoofplasmon)”)。还要注意，尽管本文的公开内容通常将导波或表面波105称为传播波，但是可以设想利用驻波的其他实施方式，驻波是输入波和其反射的叠加。散射元件102a、102b可以包括嵌入波传播结构104内、放置在波传播结构104的表面上、或者放置在波传播结构104的倏逝逼近处内的散射元件。例如，散射元件可以包括互补的超材料元件，例如在D.R.Smith等人的美国专利申请公开No.2010/0156573“Metamaterialsforsurfacesandwaveguides”和A.Bily等人的美国专利申请公开No.2012/0194399“Surfacescatteringantennas”中所提出的那些超材料元件，通过引用将其每一个并入本文。作为另一个示例，散射元件可以包括贴片元件，例如在A.Bily等人的美国专利申请No.13/838,934“Surfacescatteringantennaimprovements”中所提出的那些贴片元件，通过引用将其并入本文。表面散射天线还包括至少一个馈送连接器106，该至少一个馈送连接器106被配置为将波传播结构104耦合到馈送结构108。馈送结构108(示意性地描绘为同轴电缆)可以为传输线、波导或能够提供可经由馈送连接器106发射到波传播结构104的导波或表面波105中的电磁信号的任何其它结构。馈送连接器106可以为例如同轴与微带连接器(例如，SMA与PCB适配器)、同轴与波导连接器、模式匹配过渡部分等。尽管图1示出了在“端发射”配置中的馈送连接器，由此导波或表面波105可从波传播结构的周边区域(例如，从微带的端部或者从平行板波导的边缘)发射，但在其它实施方式中，馈送结构可附接至波传播结构的非周边部，由此导波或表面波105可从波传播结构的非周边部(例如，从微带的中点或者通过平行板波导的顶板或底板中钻出的孔径)发射；并且其它的实施方式还可提供在多个位置处(周边的和/或非周边的)与波传播结构附接的多个馈送连接器。散射元件102a、102b是具有能够响应于一个或多个外部输入而调节的电磁特性的可调散射元件。例如，在先前所引用的D.R.Smith等人的专利中描述了可调散射元件的各种实施方式，并且在本公开中对可调散射元件进行进一步描述。可调散射元件可包括能够响应于电压输入(例如，用于有源元件(诸如变容二极管、晶体管、二极管)或用于并入有可调谐介电材料(诸如铁电体或液晶)的元件的偏置电压)、电流输入(例如，直接注射到有源元件中的电荷载体)、光输入(例如，光敏材料的照射)、场输入(例如，包括非线性磁性材料的元件的磁场)、机械输入(例如，MEMS、致动器、液压系统)等可调节的元件。在图1的示意性示例中，已经被调节至具有第一电磁特性的第一状态的散射元件被描绘为第一元件102a，而已经被调节至具有第二电磁特性的第二状态的散射元件被描绘为第二元件102b。对具有与第一和第二电磁特性对应的第一和第二状态的散射元件的描绘不意在进行限制：实施方式可提供离散地可调节的散射元件以自与离散的多个不同的电磁特性对应的离散的多个状态进行选择，或者提供连续地可调节的散射元件以自与连续的不同的电磁特性对应的连续状态进行选择。而且，图1中所描绘的特定的调整图案(即，元件102a和102b的交替布置)仅为示例性的配置并不意图是限制性的。在图1的示例中，散射元件102a、102b具有对于导波或表面波105的第一和第二耦合系数(coupling)，所述第一和第二耦合系数分别为第一和第二电磁特性的函数。例如，第一和第二耦合系数可以为散射元件在导波或表面波的频率或频带处的第一和第二极化度。在一种方法中，第一耦合系数为基本上非零的耦合系数，而第二耦合系数为基本为零的耦合系数。在另一方法中，两个耦合系数基本上为非零，但是第一耦合系数显著大于(或小于)第二耦合系数。由于第一和第二耦合系数，第一和第二散射元件102a、102b可响应于导波或表面波105而生成具有作为相应的第一和第二耦合系数的函数(例如，成比例)的幅值的多个散射电磁波。散射电磁波的叠合包括在该示例中被描述为从表面散射天线100辐射的平面波110的电磁波。可通过将散射元件的特定的调整图案(例如，图1中的第一和第二散射元件的交替布置)视为限定散射导波或表面波105以生成平面波110的光栅的图案来理解平面波的出现。因为该图案是可调节的，所以表面散射天线的一些实施方式可以提供可调节的光栅或者更一般地提供可调节的全息图，其中散射元件的调整图案可根据全息照相原理来选择。假设例如导波或表面波可由作为沿波传播结构104的位置的函数的复标量输入波Ψin来表示，并且期望的是，表面散射天线生成可由另一复标量波Ψout表示的输出波。然后，可以选择与沿波传播结构的输入波和输出波的干涉图案对应的散射元件的调整图案。例如，散射元件可被调节以提供对于导波或表面波的、作为由给定的干涉项的函数(例如，与其成比例，或为其阶跃函数)的耦合系数。以此方式，表面散射天线的实施方式可被调节以通过识别与所选束图案对应的输出波Ψout且然后相应地如上文所述调节散射元件来提供任意的天线辐射图案。表面散射天线的实施方式因此可被调节以提供例如所选束方向(例如，束转向)、所选束宽度或形状(例如，具有宽或窄的束宽度的扇形或铅笔形束)、所选零陷布置(例如，零陷转向)、所选多束布置、所选偏振状态(例如，线偏振、圆偏振或椭圆偏振)、所选总相位或其任意组合。可选地或另外地，表面散射天线的实施方式可被调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：离散化表面散射天线的全息图函数；以及识别减少归因于所述离散化的伪像的天线配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 US 62/015,293;2014.10.09 US 14/510,947;1.一种方法，其包括：离散化表面散射天线的全息图函数；以及识别减少归因于所述离散化的伪像的天线配置。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将所述表面散射天线调整到识别到的所述天线配置。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将识别到的所述天线配置存储在存储介质中。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面散射天线限定孔径，并且所述离散化包括识别所述表面散射天线的离散的多个散射元件在所述孔径上的离散的多个位置，并且其中所述离散化包括识别所述散射元件中的每一个的与在所述散射元件的所述位置中的每一个处的函数值的离散集对应的状态的离散集。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天线配置的所述识别包括对离散化的所述全息图函数进行抖动。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天线配置的所述识别包括将误差扩散算法应用于离散化的所述全息图函数。7.根据权利要求4所述的方法，其中，对于所述多个散射位置中的每个位置，所述天线配置的所述识别包括：识别所述位置对离散化的所述全息图函数的一个或多个期望的空间傅里叶分量的第一贡献；识别所述位置对离散化的所述全息图函数的一个或多个不期望的空间傅里叶分量的第二贡献；以及从所述函数值的离散集中选择所述位置的函数值，其中选定的所述值：如果所述第一贡献与所述第二贡献的比率大于选定量，则等于所述函数值的离散集中离在所述位置处评估的所述全息图函数最近的值；或如果所述第一贡献与所述第二贡献的比率小于或等于选定量，则等于所述函数值的离散集中的最小值。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天线配置的所述识别包括：通过用多个空间傅里叶分量替换所述全息图函数的基本空间傅里叶分量来改变所述全息图函数。9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天线配置的所述识别包括：通过选择性地减小离散化的所述全息图函数的谐波空间傅里叶分量来改变离散化的所述全息图函数。10.根据权利要求4所述的方法，其中所述全息图函数对应于具有主波束的选定天线图案，所述主波束具有选定的方向和相位，并且所述天线配置的所述识别包括：改变全息图函数以对应于具有新主波束的天线图案，所述新主波束具有新方向和相位，选择所述新方向和相位以优化所述新天线图案的期望成本函数。11.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天线配置的所述识别包括：针对所述多个位置从所述函数值的离散集中选择多个函数值，其中选定的所述多个函数值优化所述天线的天线图案的期望成本函数。12.根据权利要求11所述的方法，其中优化所述期望成本函数的所述选择包括评估一系列试验的所述期望成本函数，每个试验由针对所述多个位置的多个试验函数值组成，其中所述试验函数值中的每一个是从所述函数值的离散集中选择的。13.一种系统，其包括：具有多个可调散射元件的表面散射天线；存储介质，其上写有对应于成组的全息图函数的成组的天线配置，每个天线配置被选择以减少归因于相应的所述全息图函数的离散化的伪像；以及控制电路，其能操作以从所述存储介质读取天线配置，并调整所述多个可调散射元件以提供所述天线配置。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述伪像包括所述表面散射天线的天线图案的栅瓣或旁瓣。15.根据权利要求13所述的系统，其中所述可调散射元件能在状态的离散集之间调节，所述状态的离散集对应于在所述多个可调散射元件的多个位置中的每个位置处的函数值的离散集。16.根据权利要求15所述的系统，其中所述状态的离散集是状态的二进制集合或状态的灰度级集合。17.根据权利要求15所述的系统，其中至少一个天线配置是相应的所述全息图函数的抖动离散化。18.根据权利要求15所述的系统，其中至少一个天线配置是相应的所述全息图函数的误差传播离散化。19.根据权利要求13所述的系统，其中所述可调散射元件能在包括最小状态的状态的离散集之间调节，并且至少一个天线配置包括被设置为所述最小状态的一个或多个散射元件，以减小所述一个或多个散射元件对相应的所述全...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈白岩，汤姆·德里斯科尔，西亚马克·阿巴迪，约翰·德斯蒙德·亨特，南森·英格尔·兰迪，梅尔罗·马卡多，米尔顿·小珀奎，戴维·R·史密斯，雅罗斯拉夫·A·乌尔朱莫夫，
申请(专利权)人：希尔莱特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US