有源電子掃描陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及天線。更確切地說，本發明涉及一種有源電子掃描陣列(“ESA”)天線。
【背景技術】
[0002]廣泛已知、制造和使用移相器。例如，許多已知ESA天線采用可編程移相器來形成相控陣列。盡管相控陣列提供多個優點，但是其還包含各種缺點。
[0003]時間延遲在本領域中是已知的，但是已難以實現采用時間延遲來代替相位延遲的陣列天線。因此，相較于相控陣列，始終需要一種采用可編程的時間延遲的ESA天線，以形成時控陣列。
【附圖說明】
[0004]圖1是根據所揭示實施例的二維波束形成器的框圖；
[0005]圖2是根據所揭示實施例的三級波束形成器的框圖；
[0006]圖3是根據所揭示實施例的采用交換器的傳輸線的框圖；
[0007]圖4是根據所揭示實施例的實施為液晶裝置的傳輸線的截面圖；以及
[0008]圖5是根據所揭示實施例的系統的框圖。
【具體實施方式】
[0009]盡管本發明具有呈多個不同形式的實施例，但是通過本發明被認為是本發明原理的范例的理解，本發明的具體實施例在附圖中示出且將在本文中詳細描述。這并非意圖將本發明限于具體的所說明實施例。
[0010]本文中所揭示的實施例包含在傳輸線中采用可編程的時間延遲來形成時控陣列的ESA天線。也就是說，在本文中所揭示的一些實施例中，不采用可編程移相器和相控陣列，并且可以與頻率無關地維持天線波束方向。根據所揭示實施例的天線和/或陣列可以重量輕且具有成本效益。
[0011]根據所揭示實施例，可編程的時間延遲可以實現為具有固定物理長度且具有可編程的電長度的傳輸線和/或實現于所述傳輸線中。也就是說，傳輸線可以攜載射頻(RF)信號并且還可以視需要使信號延時。因此，傳輸線可以包含可編程的時間延遲。
[0012]在一些實施例中，本文所揭示的傳輸線在RF信號路徑中不需要有源組件(例如，低噪聲放大器)來緩沖高插入損耗。然而，在一些實施例中，一個或多個有源組件可以位于RF信號路徑。
[0013]根據所揭示實施例的天線可以發射和/或接收信號。因此，根據所揭示實施例的天線可以使所發射和/或所接收信號延時。此外，根據所揭示實施例的天線可以處理單個信號束或多個信號束。當使多個波束延時時，可以完全或部分獨立地處理波束。
[0014]根據所揭示實施例的天線可以由一個或多個陣列和/或子陣列形成。例如，如本領域普通技術人員將已知和需要，陣列或子陣列可以耦合在一起以形成天線。如本領域普通技術人員將已知和需要，根據所揭示實施例的天線、陣列和/或子陣列可以具有任何大小或形狀，并且不受本文具體揭示的實施例的限制。例如，陣列或子陣列可以包含線性陣列或面積陣列。
[0015]在一些實施例中，如本領域普通技術人員將已知和需要，天線陣列或子陣列可以實施為一組嵌套的傳輸線并且可以包含任何數目的嵌套層。例如，陣列可以包含一個、兩個、三個或N數目個嵌套層，并且陣列或子陣列中的信號可以通過嵌套方式(即，在每一嵌套層內)求和。
[0016]在接收實施例中，天線、陣列和/或子陣列可以接收在自由空間中行進的信號，例如，波前。然而，例如，如果波前相對于天線、陣列和/或子陣列以一個角安置，那么天線、陣列或子陣列中的第一元件可以在天線、陣列或子陣列中的第二元件之前接收波前。為了說明在接收信號時的延遲，本文所揭示的天線、陣列和/或子陣列可以具有產生與在自由空間中行進的波前的延遲相等的時間時延的組合效應。例如，根據所揭示實施例的天線、陣列和/或子陣列可以產生從O至At的時間延遲范圍，其中At等于波前在自由空間中在天線、陣列和/或子陣列中的接收元件之間行進最長距離所花費的時間。在一些實施例中，可以產生的時間延遲范圍是連續的。然而，在一些實施例中，對可以產生的時間延遲范圍進行數字化控制，這可以引起時間的離散遞增。
[0017]根據上文，圖1是根據所揭示實施例的示例性二維波束形成器100的框圖并且圖2是根據所揭示實施例的示例性三級波束形成器200的框圖。圖1和圖2中示出的天線單元和嵌套層處于方形網格上。然而，應理解，本文所揭示的實施例不限于此。例如，如本領域普通技術人員將已知和需要，根據所揭示實施例的天線單元和/或嵌套層可以布置在任何均勻或不均勻網格上，例如，矩形或三角形網格上。
[0018]如圖1中看到，傳輸線可以物理地跨越求和節點與相應天線單元之間的距離并且連接求和節點和相應天線單元。例如，天線單元110-1、110-2、110-3、110-4可以通過相應傳輸線130-1、130-2、130-3、130-4連接到求和節點120。也就是說，傳輸線130-1可以將天線單元110-1連接到求和節點120，傳輸線130-2可以將天線單元110-2連接到求和節點120，傳輸線130-3可以將天線單元110-3連接到求和節點120，并且傳輸線130-4可以將天線單元110-4連接到求和節點120。
[0019]盡管圖1和圖2說明耦合到每一求和節點的四條傳輸線，但是應理解，本文所揭示的實施例不限于此。例如，兩條、三條或N個數目的傳輸線可以耦合到每一求和節點，并且求和節點可以求和經由耦合到其上的傳輸線接收到的信號。
[0020]傳輸線130-1、130-2、130-3、130-3、130-4中的每一條的物理長度可以是固定的，但是傳輸線130-1、130-2、130-3、130-4中的每一條的電長度可以是可編程的且可變的。因此，傳輸線130-1、130-2、130-3、130-4中的每一條的電長度可以提供一個延遲時間范圍，所述范圍跨越信號在自由空間中(例如，在空氣中或在真空中)在元件之間行進所花費的時間。在一些實施例中，最小延遲時間可以包含可編程至O的可變時間延遲，但是又包含可歸因于相應傳輸線的物理路徑長度的固定延遲。在一些實施例中，最大延遲時間可以包含信號在自由空間中在天線單元之間行進最長距離所花費的時間。也就是說，最大延遲時間可以包含信號在自由空間中在接收信號波前的第一天線單元110-1與距第一天線單元110-1最大距離定位的天線單元110-3之間行進所花費的時間。
[0021]如圖1中看到，天線單元110-1、110-2、110-3、110-4可以(例如)在方形網格上以距離d彼此間隔開。也就是說，天線單元110-1與天線單元110-2之間的距離可以是d，天線單元110-2與天線單元110-3之間的距離可以是d，天線單元110-3與天線單元110-4之間的距離可以是d，并且天線單元110-4與天線單元110-1之間的距離可以是d。因此，天線單元110-1與天線單元110-3之間的對角線距離可以是d V 2，并且天線單元110-2與天線單元110-4之間的對角線距離可以是d V 2。
[0022]根據上文，鄰近元件之間的傳輸路徑可以是對角線路徑的長度或d V 2。因此，信號在自由空間中在鄰近元件之間行進所花費的時間可以是At = (d V 2)/c，其中c約為SxloWcm/second，其在自由空間中為光速。因此，盡管在天線單元110-1與天線單元110-2之間的傳輸路徑的固定長度可以是d V 2，或傳輸線130-1的固定長度加上傳輸線130-2的固定長度，但是信號行進傳輸線130-1和傳輸線130-2的可變電長度可能花費的可變時間可以是O彡Δ t ^ (d V 2)/C。類似地，盡管天線單元110-2與天線單元110-3之間的傳輸路徑的固定長度可以是d V 2，或傳輸線130-2的固定長度加上傳輸線130-3的固定長度，但是信號行進傳輸線130-2和傳輸線130-3的可變電長度可能花費的可變時間可以是OS AtS (d V 2)/c。盡管在天線單元110-3與天線單元110-4之間的傳輸路徑的固定長度可以是d V 2，或傳輸線130-3的固定長度加上傳輸線130-4的固定長度，但是信號行進傳輸線130-3和傳輸線130-4的可變電長度可能花費的可變時間可以是
(d V 2)/Co盡管在天線單元110-4與天線單元110-1之間的傳輸路徑的固定長度可以是d V 2，或傳輸線130-4的固定長度和傳輸線130-1的固定長度，但是信號行進傳輸線130-4和傳輸線130-1的可變電長度可能花費的可變時間可以是OS AtS (d V