有源电子扫描阵列天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及天线。更确切地说，本发明涉及一种有源电子扫描阵列(“ESA”)天线。
【背景技术】
[0002]广泛已知、制造和使用移相器。例如，许多已知ESA天线采用可编程移相器来形成相控阵列。尽管相控阵列提供多个优点，但是其还包含各种缺点。
[0003]时间延迟在本领域中是已知的，但是已难以实现采用时间延迟来代替相位延迟的阵列天线。因此，相较于相控阵列，始终需要一种采用可编程的时间延迟的ESA天线，以形成时控阵列。
【附图说明】
[0004]图1是根据所揭示实施例的二维波束形成器的框图；
[0005]图2是根据所揭示实施例的三级波束形成器的框图；
[0006]图3是根据所揭示实施例的采用交换器的传输线的框图；
[0007]图4是根据所揭示实施例的实施为液晶装置的传输线的截面图；以及
[0008]图5是根据所揭示实施例的系统的框图。
【具体实施方式】
[0009]尽管本发明具有呈多个不同形式的实施例，但是通过本发明被认为是本发明原理的范例的理解，本发明的具体实施例在附图中示出且将在本文中详细描述。这并非意图将本发明限于具体的所说明实施例。
[0010]本文中所揭示的实施例包含在传输线中采用可编程的时间延迟来形成时控阵列的ESA天线。也就是说，在本文中所揭示的一些实施例中，不采用可编程移相器和相控阵列，并且可以与频率无关地维持天线波束方向。根据所揭示实施例的天线和/或阵列可以重量轻且具有成本效益。
[0011]根据所揭示实施例，可编程的时间延迟可以实现为具有固定物理长度且具有可编程的电长度的传输线和/或实现于所述传输线中。也就是说，传输线可以携载射频(RF)信号并且还可以视需要使信号延时。因此，传输线可以包含可编程的时间延迟。
[0012]在一些实施例中，本文所揭示的传输线在RF信号路径中不需要有源组件(例如，低噪声放大器)来缓冲高插入损耗。然而，在一些实施例中，一个或多个有源组件可以位于RF信号路径。
[0013]根据所揭示实施例的天线可以发射和/或接收信号。因此，根据所揭示实施例的天线可以使所发射和/或所接收信号延时。此外，根据所揭示实施例的天线可以处理单个信号束或多个信号束。当使多个波束延时时，可以完全或部分独立地处理波束。
[0014]根据所揭示实施例的天线可以由一个或多个阵列和/或子阵列形成。例如，如本领域普通技术人员将已知和需要，阵列或子阵列可以耦合在一起以形成天线。如本领域普通技术人员将已知和需要，根据所揭示实施例的天线、阵列和/或子阵列可以具有任何大小或形状，并且不受本文具体揭示的实施例的限制。例如，阵列或子阵列可以包含线性阵列或面积阵列。
[0015]在一些实施例中，如本领域普通技术人员将已知和需要，天线阵列或子阵列可以实施为一组嵌套的传输线并且可以包含任何数目的嵌套层。例如，阵列可以包含一个、两个、三个或N数目个嵌套层，并且阵列或子阵列中的信号可以通过嵌套方式(即，在每一嵌套层内)求和。
[0016]在接收实施例中，天线、阵列和/或子阵列可以接收在自由空间中行进的信号，例如，波前。然而，例如，如果波前相对于天线、阵列和/或子阵列以一个角安置，那么天线、阵列或子阵列中的第一元件可以在天线、阵列或子阵列中的第二元件之前接收波前。为了说明在接收信号时的延迟，本文所揭示的天线、阵列和/或子阵列可以具有产生与在自由空间中行进的波前的延迟相等的时间时延的组合效应。例如，根据所揭示实施例的天线、阵列和/或子阵列可以产生从O至At的时间延迟范围，其中At等于波前在自由空间中在天线、阵列和/或子阵列中的接收元件之间行进最长距离所花费的时间。在一些实施例中，可以产生的时间延迟范围是连续的。然而，在一些实施例中，对可以产生的时间延迟范围进行数字化控制，这可以引起时间的离散递增。
[0017]根据上文，图1是根据所揭示实施例的示例性二维波束形成器100的框图并且图2是根据所揭示实施例的示例性三级波束形成器200的框图。图1和图2中示出的天线单元和嵌套层处于方形网格上。然而，应理解，本文所揭示的实施例不限于此。例如，如本领域普通技术人员将已知和需要，根据所揭示实施例的天线单元和/或嵌套层可以布置在任何均匀或不均匀网格上，例如，矩形或三角形网格上。
[0018]如图1中看到，传输线可以物理地跨越求和节点与相应天线单元之间的距离并且连接求和节点和相应天线单元。例如，天线单元110-1、110-2、110-3、110-4可以通过相应传输线130-1、130-2、130-3、130-4连接到求和节点120。也就是说，传输线130-1可以将天线单元110-1连接到求和节点120，传输线130-2可以将天线单元110-2连接到求和节点120，传输线130-3可以将天线单元110-3连接到求和节点120，并且传输线130-4可以将天线单元110-4连接到求和节点120。
[0019]尽管图1和图2说明耦合到每一求和节点的四条传输线，但是应理解，本文所揭示的实施例不限于此。例如，两条、三条或N个数目的传输线可以耦合到每一求和节点，并且求和节点可以求和经由耦合到其上的传输线接收到的信号。
[0020]传输线130-1、130-2、130-3、130-3、130-4中的每一条的物理长度可以是固定的，但是传输线130-1、130-2、130-3、130-4中的每一条的电长度可以是可编程的且可变的。因此，传输线130-1、130-2、130-3、130-4中的每一条的电长度可以提供一个延迟时间范围，所述范围跨越信号在自由空间中(例如，在空气中或在真空中)在元件之间行进所花费的时间。在一些实施例中，最小延迟时间可以包含可编程至O的可变时间延迟，但是又包含可归因于相应传输线的物理路径长度的固定延迟。在一些实施例中，最大延迟时间可以包含信号在自由空间中在天线单元之间行进最长距离所花费的时间。也就是说，最大延迟时间可以包含信号在自由空间中在接收信号波前的第一天线单元110-1与距第一天线单元110-1最大距离定位的天线单元110-3之间行进所花费的时间。
[0021]如图1中看到，天线单元110-1、110-2、110-3、110-4可以(例如)在方形网格上以距离d彼此间隔开。也就是说，天线单元110-1与天线单元110-2之间的距离可以是d，天线单元110-2与天线单元110-3之间的距离可以是d，天线单元110-3与天线单元110-4之间的距离可以是d，并且天线单元110-4与天线单元110-1之间的距离可以是d。因此，天线单元110-1与天线单元110-3之间的对角线距离可以是d V 2，并且天线单元110-2与天线单元110-4之间的对角线距离可以是d V 2。
[0022]根据上文，邻近元件之间的传输路径可以是对角线路径的长度或d V 2。因此，信号在自由空间中在邻近元件之间行进所花费的时间可以是At = (d V 2)/c，其中c约为SxloWcm/second，其在自由空间中为光速。因此，尽管在天线单元110-1与天线单元110-2之间的传输路径的固定长度可以是d V 2，或传输线130-1的固定长度加上传输线130-2的固定长度，但是信号行进传输线130-1和传输线130-2的可变电长度可能花费的可变时间可以是O彡Δ t ^ (d V 2)/C。类似地，尽管天线单元110-2与天线单元110-3之间的传输路径的固定长度可以是d V 2，或传输线130-2的固定长度加上传输线130-3的固定长度，但是信号行进传输线130-2和传输线130-3的可变电长度可能花费的可变时间可以是OS AtS (d V 2)/c。尽管在天线单元110-3与天线单元110-4之间的传输路径的固定长度可以是d V 2，或传输线130-3的固定长度加上传输线130-4的固定长度，但是信号行进传输线130-3和传输线130-4的可变电长度可能花费的可变时间可以是
(d V 2)/Co尽管在天线单元110-4与天线单元110-1之间的传输路径的固定长度可以是d V 2，或传输线130-4的固定长度和传输线130-1的固定长度，但是信号行进传输线130-4和传输线130-1的可变电长度可能花费的可变时间可以是OS AtS (d V