波束方向可重構(gòu)的天線及波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波束方向可重構(gòu)的天線及波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列。該天線包括：本體、第一彈性膜、第一介質(zhì)、曲率調(diào)節(jié)單元以及至少一個天線單元；第一彈性膜粘接于本體上，第一彈性膜與本體圍合形成第一可變?nèi)莘e腔；第一介質(zhì)填充在第一可變?nèi)莘e腔中，第一彈性膜能夠根據(jù)第一介質(zhì)的體積或壓力變化而彈性形變；曲率調(diào)節(jié)單元用于通過使第一介質(zhì)的壓力或體積變化而使第一彈性膜的曲率發(fā)生變化；至少一個天線單元粘接于所述第一彈性膜的外表面上，用于接收或發(fā)送無線信號。本發(fā)明提供的天線可以非常靈活地大范圍改變天線的波束方向，采用該天線的天線陣列的波束掃描范圍也很大，而且波束掃描范圍可隨時重構(gòu)。
【專利說明】
波束方向可重構(gòu)的天線及波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波束方向可重構(gòu)的天線及波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]對于一個特定的天線，其能接收空間中某一方向的波束或向空間輻射某一方向的波束。在現(xiàn)有技術(shù)中，改變該特定天線的波束的方向有兩種方法。一種方法是機械地改變天線的幾何方向；另一種是通過移相器改變天線的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。采用第一種方法形成的天線陣列通常稱為機械式天線陣列，這種天線陣列通過機械運動來改變天線陣列的空間位置及角度，從而改變波束掃描范圍。采用第二種方法形成的天線陣列通常稱為相控陣天線，這種天線通過移相器來改變輻射或接收波束的方向，從而改變波束掃描范圍。然而，機械式天線陣列具有波束指向不靈活、無法快速掃描以及使用壽命短等缺點。相控陣天線具有設備結(jié)構(gòu)復雜、造價昂貴、波束掃描范圍有限的缺點，其最大掃描角為90°?120°。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)的天線及天線陣列都各自存在一些缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供一種波束方向可重構(gòu)的天線及波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列。
[0005]本發(fā)明就上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案如下:
[0006]—方面，提供了一種波束方向可重構(gòu)的天線，包括:
[0007]采用激光設備照射空氣以使空氣電離，形成電離區(qū)域;以及
[0008]設計所述電離區(qū)域的形狀和尺寸以形成適合無線通信的空氣天線。
[0009]優(yōu)選地，所述電離區(qū)域的形狀和尺寸包括:
[0010]根據(jù)所需形成的空氣天線的形狀、尺寸以及位置計算激光設備的數(shù)量、功率、照射時間、激光出射角度及激光設備移動軌跡。
[0011]優(yōu)選地，所述采用激光設備照射空氣以使空氣電離，形成電離區(qū)域包括:
[0012]采用激光設備照射不同區(qū)域的空氣以使空氣電離，形成多個電離區(qū)域;所述多個電離區(qū)域用于形成空氣天線陣列。
[0013]優(yōu)選地，所述空氣天線的形狀包括面狀和線狀。
[0014]優(yōu)選地，所述線狀包括直線狀、折線狀、平面螺旋狀、立體螺旋狀以及波浪狀。
[0015]優(yōu)選地，所述的波束方向可重構(gòu)的天線還包括:
[0016]采用激光設備照射空氣以使空氣電離，從而在所述空氣天線旁形成一反射區(qū)域。
[0017]優(yōu)選地，所述的波束方向可重構(gòu)的天線還包括:
[0018]采用控制設備控制激光設備，從而自動調(diào)節(jié)激光設備的數(shù)量、功率、照射時間、激光出射角度及激光設備移動軌跡。
[0019]另一方面，還提供了一種通信方法，包括:使用空氣天線進行通信，所述空氣天線采用上述波束方向可重構(gòu)的天線制備而成。
[0020]優(yōu)選地，當所述空氣天線為線狀時，所述空氣天線用于接收和發(fā)射無線信號；當所述空氣天線為面狀時，所述空氣天線用于反射無線信號。
[0021]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:通過上述波束方向可重構(gòu)的天線，可利用空氣形成天線，用于進行無線通信?？諝馓炀€具有長度長、對地點限制低、形狀和高度可設計、即用即建、用完也無需人工拆除的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明提供的第一實施例天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1所示的天線的俯視圖；
[0025]圖3是圖1中的本體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明提供的第二實施例天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是圖4中的本體一個實施例結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明提供的第二實施例天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是圖6中的本體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明提供的第三實施例本體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]實施例一
[0033]本實施例提供了一種波束方向可重構(gòu)的天線，參見圖1?3，該天線包括:本體11、第一彈性膜12、第一介質(zhì)13、曲率調(diào)節(jié)單元14以及至少一個天線單元15。第一彈性膜12粘接于本體11上，第一彈性膜12與本體11圍合形成第一可變?nèi)莘e腔16。第一介質(zhì)13填充在第一可變?nèi)莘e腔16中，第一彈性膜12能夠根據(jù)第一介質(zhì)13的體積或壓力變化而彈性形變。曲率調(diào)節(jié)單元14用于通過使第一介質(zhì)13的壓力或體積變化而使第一彈性膜12的曲率發(fā)生變化。至少一個天線單元15粘接于第一彈性膜12的外表面121上，用于接收或發(fā)送無線信號。
[0034]進一步地，第一介質(zhì)為13液體或膠體，如水、電介質(zhì)或磁介質(zhì)等。
[0035]進一步地，如圖1所示，第一介質(zhì)13可包含摻雜劑17。摻雜劑可以用來改變第一介質(zhì)13的電性質(zhì)或磁性質(zhì)。
[0036]在本實施例中，天線單元15設置在第一彈性膜12的外表面，因此天線單元15的方向會隨著第一彈性膜12的曲率的變化而變化。例如，當在第一可變?nèi)莘e腔16中填充更多的第一介質(zhì)13時，第一彈性膜12的曲率會變大，位于兩邊的天線單元15與位于中間的天線單元15之間的角度會變大，那么整個天線的波束掃描范圍就變大。相反，當從第一可變?nèi)莘e腔內(nèi)排出一些第一介質(zhì)13時，第一彈性膜12的曲率就會變小，當然，當?shù)谝唤橘|(zhì)13是電介質(zhì)時，就可以通過曲率調(diào)節(jié)單元14施加電場來改變第一介質(zhì)13所產(chǎn)生的壓力，從而改變第一彈性膜12的曲率。當?shù)谝唤橘|(zhì)13是磁介質(zhì)時，就可以通過曲率調(diào)節(jié)單元14施加磁場來改變第一介質(zhì)13所產(chǎn)生的壓力，從而改變第一彈性膜12的曲率。通過上述三個方法，都可以達到精確調(diào)節(jié)天線的波束方向的效果。而且，本實施例的天線無需通過機械轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)方向，也無需付出高昂的成本來實現(xiàn)波束掃描范圍可重構(gòu)。
[0037]具體地，如圖3所示，本體11具有容納部112。容納部112具有一開口端111。第一彈性膜12將開口端111密封，從而形成第一可變?nèi)莘e腔16。第一彈性膜12可以直接或通過密封膠粘接到本體11上。在本發(fā)明提供的優(yōu)選實施例中，還可以設置一些加固或保護裝置來保證第一彈性膜12與本體11之間的緊密連接。
[0038]進一步地，如圖2所示，可在第一彈性膜12的外表面121上設置多個天線單元15。天線單元15可以無規(guī)則地隨意分布在第一彈性膜12上。在本發(fā)明提供的優(yōu)選實施例中，多個天線單元15有序地分布在第一彈性膜12的外表面121上。例如，天線單元15可以沿著某一條或某兩條曲線(例如曲線L1、L2、L3或L4)分布，也可以沿著某一個圓周(例如圓周L6)分布。當然，還可以以中心點O為中心，對稱地分布若干個天線單元15。
[0039]實施例二
[0040]本實施例提供了另一種波束方向可重構(gòu)的天線，如圖4所示，該天線包括:本體21、第一彈性膜22、第一介質(zhì)23、曲率調(diào)節(jié)單元24、至少一個天線單元25以及第二彈性膜27。第一彈性膜22和第二彈性膜27粘接于本體21上，第一彈性膜22、第二彈性膜27與本體21圍合形成第一可變?nèi)莘e腔26。第一介質(zhì)23填充在第一可變?nèi)莘e腔26中，第一彈性膜22與第二彈性膜27能夠根據(jù)第一介質(zhì)23的體積或壓力變化而彈性形變。曲率調(diào)節(jié)單元24用于通過使第一介質(zhì)23或第二彈性膜27的壓力或體積變化而相應地使第一彈性膜22或第二彈性膜27的曲率發(fā)生變化。至少一個天線單元25分別粘接于第一彈性膜22和第二彈性膜27的外表面上，用于接收或發(fā)送無線信號。
[0041]進一步地，第一介質(zhì)為23液體或膠體，如水、電介質(zhì)或磁介質(zhì)等。
[0042]進一步地，如上述實施例一所闡述的，第一介質(zhì)23可包含摻雜劑。摻雜劑可以用來改變第一介質(zhì)23的電性質(zhì)或磁性質(zhì)。
[0043]在本實施例中，多個天線單元25分別設置在第一彈性膜22和第二彈性膜27的外表面，因此通過調(diào)節(jié)本體21的厚度和第一、第二彈性膜的曲率，甚至可以將天線的波束掃描范圍最大調(diào)整到將近360°。因此，通過本發(fā)明提供的天線，可快速地大范圍調(diào)整波束掃描范圍，使得本發(fā)明的天線靈活度高。
[0044]具體地，如圖5所示，本體21具有容納部212。容納部212具有兩個開口端211和213。第一彈性膜22和第二彈性膜27分別將開口端211和213密封，從而形成第一可變?nèi)莘e腔26。第一彈性膜22和第二彈性膜27可以直接或通過密封膠粘接到本體21上。在本發(fā)明提供的優(yōu)選實施例中，還可以設置一些加固或保護裝置來保證第一彈性膜22和第二彈性膜27與本體21之間的緊密連接。容納部212分別與兩個開口端211和213連通，如圖5中的箭頭所示，上開口端211與下開口端213貫通。
[0045]進一步地，如圖6和7所示，容納部212內(nèi)還可設置隔板214，從而將容納部212分成不連通的第一容納部212a和第二容納部212b。第一彈性膜22密封第一容納部212a，從而形成第一可變?nèi)莘e腔261。第二彈性膜27密封第二容納部212b，從而形成第二可變?nèi)莘e腔262。第二可變?nèi)莘e腔262填充第二介質(zhì)28。曲率調(diào)節(jié)單元24還用于通過使第二介質(zhì)28的壓力或體積變化而使第二彈性膜27的曲率發(fā)生變化。
[0046]第二介質(zhì)28可以與第一介質(zhì)23相同，也可以與第一介質(zhì)23不同。當需要對天線單元25進行統(tǒng)一調(diào)節(jié)時，可選第一介質(zhì)23與第二介質(zhì)28相同。當需要分別對位于第一彈性膜22和第二彈性膜27進行調(diào)節(jié)時，可選用第一介質(zhì)23與第二介質(zhì)28不同，例如，可選用第一介質(zhì)23為電介質(zhì)，選用第二介質(zhì)28為磁介質(zhì)。當然，曲率調(diào)節(jié)單元24的數(shù)量也可以為多個，用于分別對第一介質(zhì)23和第二介質(zhì)28的曲率進行調(diào)節(jié)。應理解，第二介質(zhì)28可以為液體或膠體。
[0047]優(yōu)選地，隔板214余本體21—體成型。在本發(fā)明提供的其他實施例中，隔板214也可以是可拆卸的結(jié)構(gòu)。
[0048]實施例三
[0049]本實施例提供了一種本體的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖8，本體31具有容納部，容納部內(nèi)設置有多個隔板312，從而將容納部分隔成多個具有一開口端311的子容納部313。采用此種本體的波束方向可重構(gòu)的天線包括多個彈性膜(結(jié)合圖4，如彈性膜22和27)。所述多個第一彈性膜分別用于密封多個子容納部的開口端311，從而形成多個可變?nèi)莘e腔(結(jié)合圖6，如可變?nèi)莘e腔262和261)。
[0050]采用該本體的天線可包括多個天線單元，分別設置在多個第一彈性膜上。所形成的多個可變?nèi)莘e腔內(nèi)可填充一種或多種介質(zhì)。根據(jù)所填充的介質(zhì)的種類，曲率調(diào)節(jié)單元也可以相應地采用多種，例如可包括磁場施加單元、電場施加單元和介質(zhì)注入/排出單元。通過相應的曲率調(diào)節(jié)單元，可針對性地改變介質(zhì)的體積或壓力。
[0051]應理解，本發(fā)明實施例中所列舉的本體的形狀只是用于闡述本發(fā)明，并不是用來限制本發(fā)明。本發(fā)明的本體的結(jié)構(gòu)可以為圓柱、長方體或球形，還可以為其他不規(guī)則的形狀。
[0052]通過設置多個彈性膜，可以單獨地控制各個方向的天線的波束掃描范圍，從而使天線可以適用于多種需求的應用。
[0053]實施例四
[0054]本實施例提供了另一種波束方向可重構(gòu)的天線陣列，該天線陣列包括至少兩個如上述實施例一至三任意一個實施例所描述的波束方向可重構(gòu)的天線。
[0055]本實施例通過將至少兩個波束方向可重構(gòu)的天線組成天線陣列，從而可以全方位地調(diào)節(jié)波束掃描范圍，尤其適用于超大規(guī)模集成電路中。在超大規(guī)模集成電路中，設置機械式天線陣列是不現(xiàn)實的，采用相控陣天線成本高、功耗也高。而采用本申請的天線陣列，不但可以實現(xiàn)如機械式天線那樣大的波束掃描范圍，又可以實現(xiàn)相控陣天線的靈活度，而且成本還很低，適用于超大規(guī)模集成電路。
[0056]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，包括: 本體、第一彈性膜、第一介質(zhì)、曲率調(diào)節(jié)單元以及至少一個天線單元； 所述第一彈性膜粘接于所述本體上，所述第一彈性膜與所述本體圍合形成第一可變?nèi)莘e腔； 所述第一介質(zhì)填充在所述第一可變?nèi)莘e腔中，所述第一彈性膜能夠根據(jù)第一介質(zhì)的體積或壓力變化而彈性形變； 所述曲率調(diào)節(jié)單元用于通過使所述第一介質(zhì)的壓力或體積變化而使所述第一彈性膜的曲率發(fā)生變化； 所述至少一個天線單元粘接于所述第一彈性膜的外表面上，用于接收或發(fā)送無線信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述天線單元的個數(shù)為多個，多個天線單元有序地分布在所述第一彈性膜的外表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述本體具有容納部，所述容納部具有一開口端;所述第一彈性膜將所述開口端密封，從而形成所述第一可變?nèi)莘e腔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述本體具有容納部，所述容納部具有兩個開口端;所述波束方向可重構(gòu)的天線還包括第二彈性膜;所述第一和第二彈性膜分別將所述兩個開口端密封。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述容納部分別與所述兩個開口端連通，所述第一彈性膜、第二彈性膜和所述本體圍合形成所述第一可變?nèi)莘e腔。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述容納部內(nèi)設置有隔板，將容納部分成不連通的第一容納部和第二容納部;所述第一彈性膜密封第一容納部，從而形成第一可變?nèi)莘e腔;所述第二彈性膜密封第二容納部，從而形成第二可變?nèi)莘e腔。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述隔板與所述本體一體成型。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述第二可變?nèi)莘e腔填充第二介質(zhì);所述曲率調(diào)節(jié)單元還用于通過使所述第二介質(zhì)的壓力或體積變化而使所述第二彈性膜的曲率發(fā)生變化。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述本體具有容納部，所述容納部內(nèi)設置有多個隔板，從而將所述容納部分隔成多個具有一開口端的子容納部；所述波束方向可重構(gòu)的天線包括多個第一彈性膜;所述多個第一彈性膜分別用于密封多個子容納部的開口端，從而形成多個可變?nèi)莘e腔。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束方向可重構(gòu)的天線，其特征在于，所述曲率調(diào)節(jié)單元為磁場施加單元、電場施加單元或介質(zhì)注入/排出單元。11.一種波束掃描范圍可重構(gòu)的天線陣列，其特征在于，包括至少兩個如權(quán)利要求1-10任意一項所述的波束方向可重構(gòu)的天線。
【文檔編號】H01Q3/00GK105846079SQ201610395562
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】張科峰
【申請人】武漢芯泰科技有限公司