处理器或任何 电脑或处理器。
[0052] 控制总线104为ID RF馈送网络103提供控制功能。控制总线104可以来自微处 理器、中央处理器、或任何计算机或处理器。
[0053] 图2B示出了图2A的侧视图。如图所示，变容二极管109设置在金属带107之间， 其位于电介质基板106的表面上。电介质基板106可以具有或不具有位于与金属带107所 在的表面相对的表面之上的接地面119。如下文进一步所描述，在图6所示的实施例中，变 容二极管并未设置的金属带107之间。在另一个实施例中，如图7所示，且如下文进一步所 述，并未再使用变容二极管。然而，电介质基板106还可以包括具有可调电性能的材料404， 例如，液晶材料。当施加电压到阻抗元件时，例如，可以形成、沉积、印刷或粘贴到电介质基 板106上金属带107,电介质基板106的性能或者具有可调电性能的材料404会发生改变。 特别地，介电常数会发生变化，由此改变金属带107之间的阻抗，从而在Θ角方向上操控波 束。
[0054] 变容二极管是一种其电容随施加到其端子的电压的功能变化而改变的二极管，这 使得其有利于调谐应用。当变容二极管109用于金属带107之间时，如图2A所示，通过控 制经由金属带107施加到变容二极管109的电压，来改变变容二极管109的电容。这样反 过来改变或调制了金属带107之间的电容耦合及阻抗，从而在Θ角方向上操控波束。
[0055] 对准变容二极管109的极性，使得到金属带107中任一的所有的变容二极管连接 均连接到相同的极性。变容二极管的一个端子可以称为阳极，另一个端子可以称为阴极。因 此，部分金属带107仅与变容二极管19的阳极连接，其他的金属带107仅与变容二极管19 的阴极连接。进一步地，如图2A所示，AISA 101上相邻的金属带107交替连接至变容二极 管109的阳极或阴极。
[0056] AISA的一个维度上的金属带107之间的间隔，其可以为，例如，图3所示的X轴，可 以是在AISA传播的来自RF表面波馈送108的RF波的RF表面波（SW)波长的一部分。在 一个优选的实施例中，金属带107之间的间距最多可以是RF波的RF表面波波长的1/5。典 型地，所述RF表面波波长的一部分可以仅为RF波的RF表面波波长的1/10。
[0057] 在AISA的第二维度上与金属带107连接的变容二极管109之间的间距一般情况 下基本与金属带之间的间距相同，其中，第二维度一般地与AISA的第一维度正交且可以为 图3所示的Y轴。
[0058] RF表面波馈送108可以为相控阵列共同馈送结构，或可以为共形表面波馈送，其 通过，例如微带，被集成到AISA中。可以使用的共形表面波馈送包括2011年9月23日提 交的序列号为13/242, 102的美国专利申请中所描述的共形表面波馈送，或"与2009年5月 29日发表于IP. com现有技术数据公开IPC0M000183639D的"横向电表面波的定向耦合器" 中所描述的共形表面波馈送，其均通过引用并入本文且在本文做出全面而完整的说明。
[0059] AISA的第二维度上或图3所示的y维度上的RF表面波馈送108之间的间距，可以 基于与相控阵列天线相关的经验，该经验提示RF表面波馈送之间的间距不大于待发送或 待发送最高频信号的自由空间波长的1/2。
[0060] 电介质基板106的厚度由其介电常数和待发送或待接收的辐射频率确定。介电常 数越高，基板越薄。
[0061] 变容二极管109的电容值由AISA阻抗调制所需的范围确定，以此获得各个辐射角 度。
[0062] 运行于约10GHz的AISA可以使用电介质基板106,厚度为50密耳的Rogers 3010 电路板材料，其相对介电常数为11. 2。在电介质基板106上，金属带107可以以2mm或者 3mm的间距相互间隔设置。RF表面波馈送108可以以1. 5cm的间距相互间隔设置，变容二 极管109可以以2mm到3mm的间距相互间隔设置。变容二极管109的电容在0· 2到2. OpF 之间变化。针对不同辐射频率的设计或使用不同基板的设计也因此而不同。
[0063] 为了发送或接收RF信号，发送/接手模块110与馈送网络103连接。馈送网络103 可以为本领域技术人员公知的任何类型的相控阵列天线。为了描述方面，如图2A所示的馈 送网络103包括一些列与发送/接收模块110连接的RF传输线路111，功率分配器112和 移相器113。移相器113由数模转换器（DAC) 114的电压控制线路118控制。数模转换器 (DAC) 114接收控制信号104,以控制在#角方向上的操控。
[0064] 使用馈送网络103,来在货角方向上操控天线主瓣，以实现第个RF表面波馈送108 之间的移相。如果RF表面波馈送108均匀地间隔设置，那么相邻RF表面波馈送108之间 的移相为恒值。f操控角和移相之间的关系可以通过标准相控阵列方法进行计算，具体根 据如下等式：
[0066] 其中，λ为辐射波长，d为表面波馈送108之间的间距，Δ φ为RF表面波馈送108 之间的移相。RF表面波馈送108还可以非均匀的相互间隔设置，且移相也因此而调整。
[0067] 通过施加电压到金属带107之间的变容二极管109,来在Θ角方向上操控天线瓣， 使得AISA 101具有表面波阻抗Zsw，该阻抗随着离表面波馈送108的具体（X)而周期性地 调制或改变，具体参考以下等式：
[0069] 其中，X和Μ分别为平均阻抗和调制幅度，p为调制周期。可以对表面波阻抗Zsw的 变化进行正弦调制。操控角Θ与阻抗调制相关，具体参考以下等式：
[0071] 其中，λ为辐射波长。
,为平均表面波指数。
[0073] 通过调谐变容二极管的电压，在Θ角方向上操控波束，是的Χ、Μ和ρ共同产生所 需的Θ角。通过超越方程，来计算表面波（SW)阻抗对变容二极管的依赖度，横向共谐振法 或全波数值模拟法。
[0074] 在图2A所示的实施例中，通过将交替金属带109连接到接地端120或经由电压控 制线路116为剩余金属带107施加可调电压，来为变容二极管109施加电压。施加到每个 电压控制线路116的电压为所需Θ角的函数，或可以为各个电压控制线路116施加不同的 电压。从接收来自在Θ角方向上实现操控的控制器的数字控制105数模转换器（DAC) 117， 来施加电压。控制器可以为微处理器、中央处理器（CPU)，或任何计算机、处理器或控制器。
[0075] 将一半的金属带107接地的优点在于，仅需要金属带107数量一半的电压控制线 路116。然而，缺点在于，电压控制的空间分辨率和阻抗调制限制为金属带之间的间距的二 倍。
[0076] 图4示出了本公开的另一种电子可控的人工阻抗表面天线（AISA)，其与图2A所 示的实施例中描述的人工阻抗表面天线基本相同。唯一不同的是，在图4所示的实施例中， 电压经由电压控制线路216施加到每个金属带207。与图2A所示的实施例相比，需要二倍 数量的控制电压。然而，阻抗调制的空间分辨率也翻番。施加到每个电压控制线路216的 电压为所需Θ角的函数，或可以为各个电压控制线路216施加不同的电压。从接收来自在 Θ角方向上实现操控外部源的数字控制205数模转换器（DAC) 217,来施加电压。外部源可 以为微处理器、中央处理器（CPU)、或者任何计算机或处理器。
[0077] 使用馈送网络203,以图1所示的相同的方式，来在f角方向上操控天线主瓣，以 实现每个RF表面波馈送208之间的移向。
[0078] 图5示出了一个优选实施例。在这个优选实施例中，图2A和图4中的Θ角控制 DAC 117和217替换为来自可变电压源350的单控制电压。由于可变电压源350的电压发 生了变化，因此，AISA辐射角也在最大和最小Θ角之间变化，最大最小Θ角由AISA设计 细节决定。电压经由电压控制线路352和354施加到AISA表面的金属带340。电压控制线 路354可以为接地，电压控制线路352为可变电压。在X维度内，金属带340可交替地连接 到电压控制线路352或电压控制线路354上。
[0079] -个或多个变容二极管309可以设置于相邻金属带340之间的间隙中，且以图2A 所示的相同的连接方式电连接至金属带。
[0080] 金属带可以具有在X维度上均匀间隔的中心，使得金属带340的宽度岁周期p 346 周期性的变化。虽然对于大多数设计而言，金属带数量在10到20之间较为合理，但是在周 期346内，金属带的数量可以为任意数量。设计宽度变化，以产生在X方向上以周期p 346 进行周期调制的表面波阻抗，例如，上述等式（8)的正弦变化。
[0081] AISA上每个点的表面波阻抗由金属带的宽度和施加到变容二极管309的电压确 定。结合参考文献[1]_[9]，可以较好的理解表面波阻抗与这些参数之间的关系。
[0082] 变容器二极管309的电容随着施加电压而变化。当施加的电压为0V时，变容二极 管的电容为其最大值C_。随着施加电压升高，电容降低，直到达到最小值(：_。由于变容二 极管的电容发生了变化，因此，阻抗调制参数，等式（8)X和Μ也由最小值乂_和M_变化至 最大值乂_和Μ _。同样地，等式（10)中的平均表面波指数由
_变化 至
[0083] 由此，由等式（9)可知，AISA的辐射角度可被扫描的范围由最小值
[0085] 变化至最大值
[0087] 单个控制电压也发生变化。
[0088] 在图6的侧视图所示的另一实施例中，可用于电介质基板106、206和306的基板 401由介电常数随电场应用发生变化的材料制成。如上所述，在本实施例中，没有使用任何 变容二极管109、209或309。当施加电压到AISA上的金属带402时，在相邻的金属带以及 金属带和基板接地面403之间都产生了电场。电场改变基板材料的介电常数，从而导致相 邻金属带402之间的电容发生变化。如其他的实施例所述，相邻金属带402之间的电容决 定了表面波阻抗。
[0089] 在基于此的变形中，如图7的侧视图所示，电压差可以被施加到相邻金属带402 上。这样，就可以产生金属带402之间的电场，并产生金属带402之间的可变材料的介电常 数变化。可变材料404可以为任何电可变材料，例如，液晶材料或钛酸锶钡（BST)。尤其是 在使用液晶材料的情况下，需要将可变材料404嵌入到惰性基板405内的容器中，如图7所 不。
[0090] 使用馈送网络303,以图1所示的相同的方式，来在识角方向上操控天线主瓣，以实 现每个RF表面波馈送308之间的移相。
[0091] 以上结合专利法律条文的要求，对本发明进行了详细描述。鉴于以上描述，本领域 技术人员应当理解如何在满足具体要求和条件的前提下，对本发明做出各种变形和修改。 这样的变形和修改均在不脱离所述发明的范围和精神的前提下做出。
[0092] 以上示例性和优选实施例的具体描述仅仅用于根据专利法相关规定解释说明本 发明。本文并不旨在穷尽所有实施方式或者将本发明限制在以上所述的具体形式中，而旨 在使得本领域技术人员能够理解本发明如何适用具体的用途或实施。对本领域的实施者而 言，修改和变型的可能性显而易见。示例性实施例的描述并不构成任何限制。这些实施例 可能包括了公差、特征尺寸、特别操作条件、工程标准等等。同时，这些实施例可以根据具 体实施方式或随着现有技术水平的变化而变化，而这并不会对本发明构成任何限制。申请 人已经结合现有技术发明了本公开，同时也考虑到了相关技术的进步，且将技术进步在未 来的适用的考虑也纳入了技术进步中，即，考虑了当前技术水平的下一步技术进展。其用意 是，本发明的范围由本申请所附的权利要求和等同物其限定。除非明确地如此说明，权利要 求是单数形式的元件或元素并不旨在表示"一个且只有一个"。此外，在本公开中，不管是否 有元件、组件或步骤清楚的记载在权利要求中，没有任何元件、组件，也没有任何方法或工 艺步骤是为了奉献给公众。除非该元件通过短语"means for......"明确地记载，否则任 何权利要求中的元件都不应视为落入35U. S. C Sec. 112,第六段的规定；除非步骤通过短语 "comprising the steps (s)......"明确地记载，否则任何方法或工艺步骤都不应视为落 入专利法相关规定中。
[0093] 本文描述的所有元件，部件和步骤均优选地包含在此。应该理解，这些元件，部件 和步骤中任何一个都可以被其他元件、部件和步骤替代，或者一起删除。这对于本领域技术 人员来讲都是显而易见的。
[0094] 构思：
[0095] 至少公开了如下构思：
[0096] 构思1、一种可控的人工阻抗表面天线，其在f及Θ角可控，所述天线包括：
[0097] 电介质基板；
[0098] 位于所述电介质基板的第一表面上的多个金属带，所述金属带在所述电介质基板 的长度上相互间隔设置，每个金属带都沿着所述电介质基板的宽度延伸；
[0099] 靠近所述电介质基板边缘，沿着所述电介质基板的宽度相互间隔设置的表面波馈 送；
[0100] 其中，所述电介质基板基本上位于由X轴和Υ轴构成的Χ-Υ平面内；
[0101] 其中，所述Φ角为相对于所述X轴的Χ-Υ平面内的角度；
[0102] 其中，所述Θ角为相对于与所述Χ-Υ平面正交的Ζ轴的角度。
[0103] 构思2、根据构思1或17所述的可控的人工阻抗表面天线，还包括：至少一个可调 元件，所述可调元件耦接在相邻的每对金属带之间。
[0104] 构思3、根据构思2所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：所述可调元件包括多 个变容二极管，所述变容二极管耦接在相邻的每对金属带之间。
[0105] 构思4、根据构思3所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：与各自的金属带耦接 的每个变容二极管具有与耦接到各自金属带的各个变容二极管相同的极性。
[0106] 构思5、根据构思2所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：所述可调元件包括相 邻金属带之间的电变材料。
[0107] 构思6、根据构思5所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：所述电变材料包括液 晶材料或钛酸锶钡（BST)。
[0108] 构思7、根据构思5所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：所述电介质基板为惰 性基板；所述电变材料嵌入惰性基板中。
[0109] 构思8、根据构思1或17所述的可控的人工阻抗表面天线，其中：所述表面波馈 送经配置使得每个表面波馈送之间的相对相位差为所述电子可控的人工阻抗表面天线 (AISA)的主增益瓣确定Φ角。
[0110] 构思9、根据构思8所述的可控的人工阻抗表面天线，还包括