[发明专利]可配置的天线组件

说明书

本发明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。

技术领域

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。

背景技术

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(polarization 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(VSWR)。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。

发明内容

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。