[发明专利]可重构电磁天线

说明书

技术领域

本发明处于可重构(reconfigurable)电磁天线领域。

背景技术

在受到多干扰和信号衰减现象制约的射频信号传播环境中，无线和移动 应用的增殖(proliferation)需要在尤其对这些终端的复杂性、大小、重量、 自治性(autonomy)乃至成本具有最小影响的情况下的、终端的大量适应。

用于这些终端的可重构电磁天线的发展希望克服这些制约。

存在几种类型的可重构天线。例如，存在可以在频率上重构的天线、可 以在极化上重构的天线、乃至可以在辐射图(radiation pattern)上重构的天线。

可以在频率上重构的天线可以对其辐射频率进行适应，并且扫描(sweep) 宽的频谱。这种天线使得尤其可能在同一个终端上接收每个都满足不同标准 的几个信号。

可以在极化上重构的天线可以修改其极化状态(水平、垂直、圆、乃至 椭圆)，以使得所接收或所传送的信号功率最大化。

可以在辐射图上重构的天线可以修改其辐射图，以使其方向性适应于传 播环境，例如以便限制干扰现象。

在本领域的当前状态中，具体地假定终端的大小制约，则无法通过天线 或其组成元件的机械或物理变形来获得天线的重构。

当前，可以通过对组成天线的某些导电元件(辐射元件、电介质、接地 层(ground plane))进行开关来获得该天线的重构。

还可以通过使得连接到天线某些点的阻抗变化来获得天线的重构。

这两种重构模式存在缺点。

在其中开关天线的元件的情况下，获得了将要使其演进的属性(频率、 极化、辐射图)的不连续变化。

在其中使得连接到天线某些点的阻抗变化的情况下，虽然获得了频率或 辐射图的连续变化，但是其受限于所使用的阻抗的变化范围。

此外，用于重构的装置(开关和阻抗)存在影响天线有效性的固有损耗。

专利申请美国2004/0252069提出了一种具有可以变化特性的动态可重构 天线。

该天线的辐射元件包括在空腔(cavity)中包含的导电流体(fluid)。该 天线还包括使得可能选择性地向该空腔添加或从其移除流体的流体控制系 统，这使得辐射元件的大小变化。

因此，存在对于一种不存在已知重构技术的上述缺点的、重构电磁天线 的技术的真实需求。

发明内容

因而，根据第一方面，本发明涉及一种可重构电磁天线，其包括：由导 电的流体物质组成的辐射元件，该流体物质的体(volume)是可变的，并且 其还包括：电极矩阵，在所述电极矩阵上该流体物质通过电润湿 (electro-wetting)来移动。

本发明使得可能利用体可变化的辐射元件来生产天线。

这些变化使得可能引起天线属性动态演进、并且获得频率上、极化上、 乃至辐射图上的所期望的天线属性。频率上、极化上或辐射图上的天线重构 是连续的和可逆的。

在电极矩阵的各电极之间施加电压使得可能以连续的方式来驱动与电极 矩阵接触的流体物质的移动和形变。

电润湿现象还允许所有维度中的流体物质的形变。

根据一优选特性，该流体物质采用至少一个液滴的形式。

由于该流体物质由液滴构成，所以易于使得构成天线的辐射元件的流体 物质的体和形式变化。

根据一优选特性，根据本发明的天线包括：包含流体物质并且能够释放 或收回(recover)流体物质的一部分的贮存器。

由于贮存器的存在，所以非常易于引起存在于电极矩阵上的流体物质的 体变化，并结果引起天线的辐射元件的体、大小和形式变化。

根据一优选特性，沿着电极的沟道，通过电润湿来从贮存器向电极矩阵 或反向地移动流体物质的一部分。

通过流体物质的电润湿而进行的该移动是连续的和可逆的，因而导致构 成天线的辐射元件的流体物质的连续的和可逆的形变。频率上、极化上或辐 射图上的天线重构是连续的和可逆的。

根据一优选特性，根据本发明的天线还包括：使电极矩阵的电极和流体 物质电绝缘的电介质。

电介质的存在使得可能使电极矩阵的电极和流体物质电绝缘，并因而在 电极和流体物质之间创建了电势差。

根据一优选特性，该天线包括：与该流体物质接触的射频端口。