[发明专利]微天线阵列

说明书

一种用于在一地形上对车辆进行导航的系统包含：表面穿透雷达(SPR)系统，其具有拥有全频率范围以用于获取与所述车辆相关联的实时SPR信息的一个或多个微天线阵列；以及一个或多个控制器，其被配置成至少部分地基于所获取的实时SPR信息来确定与所述地形和/或所述车辆相关联的信息。在各种实施例中，所述(多个)微天线阵列包含多个微天线元件，每个微天线元件被配置成在一定频率范围下操作，所述微天线元件的所述频率范围集合地覆盖所述全频率范围，所述全频率范围大于所述微天线元件中的单个微天线元件的所述频率范围。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月9日提交的第62/912,791号美国临时专利申请的优先权和权益，且所述美国临时专利申请以全文引用的方式并入本申请中。

技术领域

本发明大体上涉及微天线阵列，且更具体地说，涉及在表面穿透雷达(SPR)系统中实施的微天线阵列。

背景技术

现代无线通信系统一般具有小轮廓、轻型且结构简单的高增益天线，以确保可靠性、移动性和高效率。通常，紧凑型天线依赖于电磁(EM)波谐振；因此，常规天线的大小与EM波长相当(通常大于EM波长的十分之一)。例如车辆定位等应用可能决定性地取决于天线的大小。然而，最终，天线小型化受到天线性能、材料成本和可行波长的考虑因素的限制。

最近开发的技术依据声波谐振来量身定做天线。举例来说，已提议采用具有悬置的铁磁性/压电薄膜异质结构的声学致动纳米机械磁电(ME)天线，以在其声学谐振频率下经由ME效应接收和发射EM波。虽然此技术与电磁驱动天线相比将天线大小显著减小一个或两个数量级，但ME天线展现高品质因数(“高Q”)，这会导致振铃以及输入阻抗对小的频率变化的高敏感性。所导致的性能劣化限制了这些天线在涉及宽带宽和有噪声的环境的应用中的实用性。

因此，需要大小与以声学方式致动的ME天线的大小相当，同时减轻声学致动ME天线的高Q问题的天线。

发明内容

本发明的实施例提供一种微天线阵列，所述微天线阵列可具有超紧凑型大小(例如，尺寸与常规微芯片的尺寸相当)，而不存在声学致动ME天线所特有的高Q问题。在各种实施例中，一种微天线阵列包含多个微天线元件；每个元件为声学致动超紧凑型纳米机电系统(NEMS)ME天线，该天线具有悬置的铁磁性/压电薄膜异质结构且能够在30Hz与3GHz之间的峰值频率下操作。为了减轻高Q的影响，将每个微天线元件设计(就材料和/或配置(例如，大小或形状)而言)成在相对较窄的带宽(例如，2kHz)内操作，但微天线阵列中的元件的频带(或频率范围)集合地覆盖宽频谱区(例如，10kHz到10GHz)。另外，与相邻微天线元件相关联的峰值操作频率可具有阶梯式频率差。微天线元件的操作频带可彼此重叠或可彼此邻接。

在一个实施例中，阵列中的微天线元件作为群组操作，使得整个阵列有效地充当单个宽带发射器和/或接收器。或者，阵列中的微天线元件可分组为多个系列；每个系列被独立地控制以在由所述系列中的微天线元件集合地确定的频率范围内发射和/或接收信号。在一些实施例中，阵列中的每个微天线元件被独立地控制以在其相关联频率范围内发射和/或接收信号。不管微天线元件是以分组还是单个方式操作，由此发射和/或接收的信号都可在计算上组合以覆盖宽带频谱频率范围。