光控微波天线阵列单元及阵列.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031633A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211506847.8H01Q21/06(2006.01)(22)申请日2022.11.29H01Q1/24(2006.01)H01Q1/32(2006.01)(71)申请人上海科技大学H01Q1/28(2006.01)地址201210上海市浦东新区华夏中路393号(72)发明人林丰涵缪思羽(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001专利代理师翁若莹柏子雵(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q23/00(2006.01)H01Q3/26(2006.01)H01Q1/00(2006.01)H01Q3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称光控微波天线阵列单元及阵列(57)摘要本发明的一个技术方案是提供了一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，包括图案化的金属层、至少一个光控开关二极管以及至少一个光敏电阻器件。本发明的另一个技术方案是提供了一种光控微波天线阵列，其特征在于，由上述的光控微波天线阵列单元组成。不同于波束扫描天线阵列技术中使用笨重的机械装置或与制造复杂且昂贵的半导体射频芯片，也有别于相控电磁超构表面采用的导线电控的方案，本发明采用光控方案，通过光路代替导线，实现低重量、低轮廓、低损耗、低成本、高增益、大扫描范围的新型波束扫描天线阵列，可以极大降低生产、研发和装配成本，规避芯片制程的影响。CN116031633ACN116031633A权利要求书1/1页1.一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，包括图案化的金属层、至少一个开关二极管以及至少一个光敏器件，其中：图案化的金属层、光敏器件、开关二极管之间，两两通过直接或间接或耦合方式相连。2.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述直接相连指图案化的金属层、至少一个开关二极管以及至少一个光敏器件二者之间通过实体器件或者至少两个相同或不同实体器件的任意组合相连接；所述间接相连指图案化的金属层、至少一个开关二极管以及至少一个光敏器件二者之间通过具有电容、电阻或电感效应的物质发生联系；所述耦合相连是指图案化的金属层、至少一个开关二极管以及至少一个光敏器件二者之间近距离放置，通过近场电磁感应发生联系，二者之间存在或不存在任何物质。3.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述光敏器件的电阻值由外部光强变化导致产生的变化范围大于20倍，该外部光照波长范围为10nm到1060nm。4.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述直接连接方式包括通过电容、电阻、导线、电感及其任意组合相连。5.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述间接连接方式包括通过电容、电阻、导线、电感及其任意组合相连。6.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述光敏器件与所述开关二极之间的距离小于0.3mm。7.如权利要求1所述的一种光控微波天线阵列单元，其特征在于，所述光敏器件与所述图案化的金属层的任意部分之间的最小直线距离小于0.3mm。8.一种光控微波天线阵列，其特征在于，由权利要求1所述的光控微波天线阵列单元组成。2CN116031633A说明书1/4页光控微波天线阵列单元及阵列技术领域[0001]本发明涉及一种波束扫描天线阵列单元及由其组成的波束扫描天线阵列，属于基站天线、无线蜂窝通信、卫星通信、卫星地面终端、机/车载通信、机/车载雷达技术领域。背景技术[0002]现阶段实现波束扫描天线阵列的方式主要包括机械扫描和相控阵两个大类。机械扫描天线阵列通过机械转动天线阵面实现波束指向的变化，结构笨重、波束扫描速度慢。相控阵通过控制天线阵列中每个单元或子阵的幅度和相位分布来控制天线阵列辐射波束的指向和形状，在相位控制层面又主要分为三个子类，分别为：数字波束成形、模拟波束成形和数模混合波束成形，其技术方案简述为(1)在低频基带信号端通过数字信号合成后，再混频实现天线单元或子阵的相位变化；(2)在射频微波信号端，混频后，再通过射频移相器实现天线单元或子阵的相位变化；(3)在低频和射频端均做一部分移相处理的混合方案。三种方共同的特点是：(1)依赖于高精度半导体集成电路制程；(2)成本高；(3)制造复杂。因此，难以满足民用市场如基站、卫通终端对低剖面波束扫描天线阵列的低成本要求。[0003]近期兴起的相控电磁超构表面有望避开对半导体集成电路的依赖，从而降低成本和大规模生产的复杂度。其基本架构是将“移相”功能从天线的馈线电路前移至辐射口面，即控制辐射口面的表面波相位分布而非辐射单元的馈电电路中的激励电压波的相位分布，从“电路”调