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】本實(shí)用新型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(gè)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(gè)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(hào)。本實(shí)用新型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(shí)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]本實(shí)用新型涉及天線技術(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(duì)于一個(gè)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?cè)撎囟ㄌ炀€的波束的方向有兩種方法。一種方法是機(jī)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(jī)械式天線陣列，這種天線陣列通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)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(diǎn)。相控陣天線具有設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴、波束掃描范圍有限的缺點(diǎn)，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。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本實(shí)用新型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]本實(shí)用新型就上述技術(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(shè)備照射空氣以使空氣電離，形成電離區(qū)域;以及
[0008]設(shè)計(jì)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(jì)算激光設(shè)備的數(shù)量、功率、照射時(shí)間、激光出射角度及激光設(shè)備移動(dòng)軌跡。
[0011]優(yōu)選地，所述采用激光設(shè)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(shè)備照射不同區(qū)域的空氣以使空氣電離，形成多個(gè)電離區(qū)域;所述多個(gè)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(shè)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(shè)備控制激光設(shè)備，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)激光設(shè)備的數(shù)量、功率、照射時(shí)間、激光出射角度及激光設(shè)備移動(dòng)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(jìn)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(dāng)所述空氣天線為線狀時(shí)，所述空氣天線用于接收和發(fā)射無線信號(hào)；當(dāng)所述空氣天線為面狀時(shí)，所述空氣天線用于反射無線信號(hào)。
[0021 ]實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)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(jìn)行無線通信?？諝馓炀€具有長(zhǎng)度長(zhǎng)、對(duì)地點(diǎn)限制低、形狀和高度可設(shè)計(jì)、即用即建、用完也無需人工拆除的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】

[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本實(shí)用新型提供的第一實(shí)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是本實(shí)用新型提供的第二實(shí)施例天線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是圖4中的本體一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型提供的第二實(shí)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是本實(shí)用新型提供的第三實(shí)施例本體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0032]實(shí)施例一
[0033]本實(shí)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(gè)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(gè)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(hào)。
[0034]進(jìn)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(jìn)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(shí)施例中，天線單元15設(shè)置在第一彈性膜12的外表面，因此天線單元15的方向會(huì)隨著第一彈性膜12的曲率的變化而變化。例如，當(dāng)在第一可變?nèi)莘e腔16中填充更多的第一介質(zhì)13時(shí)，第一彈性膜12的曲率會(huì)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(huì)變大，那么整個(gè)天線的波束掃描范圍就變大。相反，當(dāng)從第一可變?nèi)莘e腔內(nèi)排出一些第一介質(zhì)13時(shí)，第一彈性膜12的曲率就會(huì)變小，當(dāng)然，當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)13是電介質(zhì)時(shí)，就可以通過曲率調(diào)節(jié)單元14施加電場(chǎng)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(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)13是磁介質(zhì)時(shí)，就可以通過曲率調(diào)節(jié)單元14施加磁場(chǎng)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(gè)方法，都可以達(dá)到精確調(diào)節(jié)天線的波束方向的效果。而且，本實(shí)施例的天線無需通過機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)方向，也無需付出高昂的成本來實(shí)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。在本實(shí)用新型提供的優(yōu)選實(shí)施例中，還可以設(shè)置一些加固或保護(hù)裝置來保證第一彈性膜12與本體11之間的緊密連接。
[0038]進(jìn)一步地，如圖2所示，可在第一彈性膜12的外表面121上設(shè)置多個(gè)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。在本實(shí)用新型提供的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)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(gè)圓周(例如圓周L6)分布。當(dāng)然，還可以以中心點(diǎn)O為中心，對(duì)稱地分布若干個(gè)天線單元15。
[0039]實(shí)施例二
[0040]本實(shí)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(gè)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(yīng)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(gè)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(hào)。
[0041]進(jìn)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(jìn)一步地，如上述實(shí)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(shí)施例中，多個(gè)天線單元25分別設(shè)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，通過本實(shí)用新型提供的天線，可快速地大范圍調(diào)整波束掃描范圍，使得本實(shí)用新型的天線靈活度高。
[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(gè)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。在本實(shí)用新型提供的優(yōu)選實(shí)施例中，還可以設(shè)置一些加固或保護(hù)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(gè)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(jìn)一步地，如圖6和7所示，容納部212內(nèi)還可設(shè)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(dāng)需要對(duì)天線單元25進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)時(shí)，可選第一介質(zhì)23與第二介質(zhì)28相同。當(dāng)需要分別對(duì)位于第一彈性膜22和第二彈性膜27進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，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(dāng)然，曲率調(diào)節(jié)單元24的數(shù)量也可以為多個(gè)，用于分別對(duì)第一介質(zhì)23和第二介質(zhì)28的曲率進(jìn)行調(diào)節(jié)。應(yīng)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。在本實(shí)用新型提供的其他實(shí)施例中，隔板214也可以是可拆卸的結(jié)構(gòu)。
[0048]實(shí)施例三
[0049]本實(shí)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?jī)?nèi)設(shè)置有多個(gè)隔板312，從而將容納部分隔成多個(gè)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(gè)彈性膜(結(jié)合圖4，如彈性膜22和27)。所述多個(gè)第一彈性膜分別用于密封多個(gè)子容納部的開口端311，從而形成多個(gè)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(gè)天線單元，分別設(shè)置在多個(gè)第一彈性膜上。所形成的多個(gè)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(yīng)地采用多種，例如可包括磁場(chǎng)施加單元、電場(chǎng)施加單元和介質(zhì)注入/排出單元。通過相應(yīng)的曲率調(diào)節(jié)單元，可針對(duì)性地改變介質(zhì)的體積或壓力。
[0051]應(yīng)理解，本實(shí)用新型實(shí)施例中所列舉的本體的形狀只是用于闡述本實(shí)用新型，并不是用來限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的本體的結(jié)構(gòu)可以為圓柱、長(zhǎng)方體或球形，還可以為其他不規(guī)則的形狀。
[0052]通過設(shè)置多個(gè)彈性膜，可以單獨(dú)地控制各個(gè)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(yīng)用。
[0053]實(shí)施例四
[0054]本實(shí)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(gè)如上述實(shí)施例一至三任意一個(gè)實(shí)施例所描述的波束方向可重構(gòu)的天線。
[0055]本實(shí)施例通過將至少兩個(gè)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(shè)置機(jī)械式天線陣列是不現(xiàn)實(shí)的，采用相控陣天線成本高、功耗也高。而采用本申請(qǐng)的天線陣列，不但可以實(shí)現(xiàn)如機(jī)械式天線那樣大的波束掃描范圍，又可以實(shí)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實(shí)用新型一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分流程，并依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(gè)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(gè)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(hào)。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(gè)數(shù)為多個(gè)，多個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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?jī)?nèi)設(shè)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。8.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?jī)?nèi)設(shè)置有多個(gè)隔板，從而將所述容納部分隔成多個(gè)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(gè)第一彈性膜;所述多個(gè)第一彈性膜分別用于密封多個(gè)子容納部的開口端，從而形成多個(gè)可變?nèi)莘e腔。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，所述曲率調(diào)節(jié)單元為磁場(chǎng)施加單元、電場(chǎng)施加單元或介質(zhì)注入/排出單元。10.—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(gè)如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的波束方向可重構(gòu)的天線。
【文檔編號(hào)】H01Q21/00GK205692960SQ201620547779
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日 公開號(hào)201620547779.3, CN 201620547779, CN 205692960 U, CN 205692960U, CN-U-205692960, CN201620547779, CN201620547779.3, CN205692960 U, CN205692960U
【發(fā)明人】張科峰
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