[发明专利]高频信号发射/接收设备

说明书

本公开涉及无线电工程，并且更具体地涉及基于光导开关元件的高频(HF)信号发射/接收设备。HF信号发射/接收设备包括：信号电极，该信号电极具有沿其边缘设置的匹配元件；接地电极；信号电极和接地电极之间的介电层；光导元件(PE)，每个电连接到信号电极和接地电极并且布置成栅格；激励信号馈电点以及电连接到匹配元件的负载元件。光导元件各自具有在没有控制光通量的情况下的关断状态和存在控制光通量的情况下的接通状态。接通的光导元件形成从激励信号馈电点提供的信号的反射轮廓。相邻光导元件之间的距离小于激励信号波长的一半。

技术领域

本公开的各种示例性实施例涉及基于光导元件(PE)的高频信号发射/接收设备。

背景技术

用户不断增长的需求刺激了移动通信技术的快速发展。目前，正在积极开发5GmmWave(毫米波)网络。由于用户体验要求，5G mmWave网络可能需要更高的性能，包括诸如易于与附近设备连接以及改善能效的因素。毫米波技术遇到各种基本挑战，这些挑战与天线阵列的物理特性、高速收发器的结构等相关联。

影响工作频率超过5GHz的当前射频(RF)信号发射/接收设备(开关、移相器、天线)的基本挑战和限制如下：

1)使用标准半导体技术时遇到的高损耗，导致低能效；

2)具有低寄生特性的现成组件和电路是复杂的或大的并且具有高成本。

以前，在这些频率下在高频信号发射/接收设备中使用已知的光导元件是不切实际的，因为其固有的缺点：

1)高损耗；

2)控制所需的大量电力；

3)辐射所需的大表面积。

例如，以下使用光学元件的高频开关设备是已知的。

美国专利第US 7,965,249 B1号,2011-06-21，“Reconfigurable radiofrequency(RF)surface with optical bias for RF antenna and RF circuitapplications(用于RF天线和RF电路应用的具有光学偏置的可重新配置的射频(RF)表面)”，Rockwell Collins。

该文献公开了一种具有光学偏置的可重新配置的射频表面，用于RF天线和RF电路中的应用。表面是由光导化合物连接的金属正方形的多单元结构(网格)。该结构控制天线(通过频率或极化)。

该解决方案的缺点是需要大量的光导像素以使设备提供可接受的扫描特性。

美国申请第US 2015/349418号,2015-03-12，“Wide band reconfigurableplanar antenna with omnidirectional and directional radiation patterns(具有全向和定向辐射模式的宽带可重新配置平面天线)”，UNIV DREXEL[US]，ADANT TECHNOLOGIESINC[US]。

该文献公开了一种具有全向和定向辐射模式的宽带可重新配置平面天线，其中在馈电点处的偶极子之间执行切换。

发明内容

技术问题

为了解决上述缺陷，主要目的是提供一种基于光导元件的高频信号发射/接收设备。现有的信号发射/接收设备由于使用光导元件而导致大的损耗，并且需要大的功率用于控制和用于辐射的大表面，因此它们是不切实际的。

因此，在该技术领域中需要一种包括5GHz或更高的工作频率的高频发射/接收设备，其经历较少的损耗，需要较少的控制功率，并且便宜。如上所述，现有技术不适合于开发能够满足所有这些要求的设备。