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CN120051896A - 天线及通信方法 - Google Patents

天线及通信方法 Download PDF

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CN120051896A
CN120051896A CN202380010886.5A CN202380010886A CN120051896A CN 120051896 A CN120051896 A CN 120051896A CN 202380010886 A CN202380010886 A CN 202380010886A CN 120051896 A CN120051896 A CN 120051896A
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CN
China
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units
antenna
patch
substrate
slot
Prior art date
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Pending
Application number
CN202380010886.5A
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English (en)
Inventor
周健
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BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Technology Development Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Technology Development Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Publication of CN120051896A publication Critical patent/CN120051896A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means

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Abstract

本公开提供一种天线和通信方法。天线(100)包括：第一基板(101)、第二基板(102)、液晶层(103)、多个贴片缝隙对(104)。液晶层(103)位于第一基板(101)和第二基板(102)之间；每个贴片缝隙对(104)包括设置在第一基板(101)靠近第二基板(102)的第一侧的贴片(114)和设置在第二基板(102)靠近第一基板(101)的第二侧的缝隙结构(124)，天线(100)包括多个天线单元(110)，多个天线单元包括多个接收单元(Rx)和多个发射单元(Tx)，多个接收单元(Rx)配置为接收第一频段的电磁波；多个发射单元(Tx)配置为发射第二频段的电磁波,多个接收单元(Rx)和多个发射单元(Tx)位于同一阵面。该天线能够简化天线设计的复杂性，使天线更小和更便携。

Description

天线及通信方法 技术领域
本公开的实施例涉及天线及通信方法。
背景技术
天线作为大多数无线通信系统的终端设备，其工作性能对于系统的整体性能而言至关重要。随着科技的发展，对天线性能的要求越来越高。除了传统的增益、极化等传统指标有高要求以外，很多时候还要求天线具有低剖面、重量轻、易于共形等特性。而反射面天线、相控阵天线以及透镜天线等，虽然能实现高增益，但都各自具有较为明显的劣势，如反射面天线需要提供空间照射源，极大的增加了剖面；相控阵天线的馈电网络极复杂，设计困难，成本高；而透镜天线本身剖面就较高，加上照射源之后更进一步加大了剖面。全息天线作为一种高增益天线，能同时满足低剖面、轻重量等要求，因而很适应当下的应用背景，发展潜力十足。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种天线，包括：第一基板；第二基板，与所述第一基板相对设置；液晶层，位于所述第一基板和所述第二基板之间；以及多个贴片缝隙对，每个贴片缝隙对包括设置在所述第一基板的第一侧的贴片和设置在所述第二基板的第二侧的缝隙结构，所述第一侧为靠近所述第二基板的一侧，所述第二侧为靠近所述第一基板的一侧；所述天线包括多个天线单元，每个天线单元包括所述多个贴片缝隙对之一和所述液晶层中位于所述多个贴片缝隙对之一之间的液晶，所述多个天线单元包括：多个接收单元，配置为接收第一频段的电磁波；多个发射单元，配置为发射第二频段的电磁波。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，所述多个接收单元和所述多个发射单元位于同一平面上，所述多个接收单元中的每个的贴片缝隙对与所述多个发射单元中每个的贴片缝隙对中，所述贴片的长度、所述贴片的宽度、所述缝隙结构中狭缝的长度和所述狭缝的宽度至少之一彼此不同。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个接收单元和所述多个发射单元分别沿所述平面排布，且所述多个接收单元占据的区域与所述多个发射单元占据的区域大致重合。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个接收单元与所述多个发射单元共用同一口径面。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个接收单元包括多个接收组，所述多个接收组中的每个包括相邻设置的至少一个接收单元，所述多个发射单元包括多个发射组，所述多个发射组中每个包括相邻设置的至少一个发射单元，所述多个接收组和所述多个发射组交替排布。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个天线单元排列成一维阵列，所述多个接收组和所述多个发射组在第一方向上交替排布。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，还包括波导，所述波导位于所述第二基板远离所述第一基板的第三侧，所述波导的第一端包括激励端口，所述激励端口配置为馈入电磁波，所述波导的第二端包括吸波组件，所述吸波组件配置为吸收所述电磁波，所述第一端和所述第二端在所述第一方向上彼此相对设置。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，所述多个接收组和所述多个发射组在第一方向上交替排布以形成多个天线单元行，所述多个天线单元行在与所述第一方向交叉的第二方向上排列。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，还包括馈电探针，所述馈电探针与所述第二基板连接，且在所述第一方向和所述第二方向上均位于所述第二基板的中部。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，所述多个接收组的每个包括两个所述接收单元，所述多个发射组的每个包括一个所述发射单元。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，第一频段的电磁波的频率小于所述第二频段的电磁波的频率，所述多个接收单元中的每个的贴片面积大于所述多个发射单元中的每个的贴片面积，所述多个接收单元中的每个的缝隙结构的尺寸与所述多个发射单元中的每个的缝隙结构的尺寸相同。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，所述多个缝隙结构中的每个狭缝的长度范围为[2mm,4.4mm]，所述多个缝隙结构中的每个狭缝的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]，所述多个贴片中的每个的长度范围为[0.5mm,0.7mm]，所述多个贴片中的每个的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个接收单元配置为接收Ku波段的电磁波，所述多个发射单元配置为发送Ku波段的电磁波，所述多个接收单元的缝隙结构和所述多个发射单元的缝隙结构的长均为3.6mm，所述多个接收单元的缝隙结构和所述多个发射单元的缝隙结构的宽均为0.4mm；所述多个接收单元的贴片的长为0.7mm，所述多个接收单元的贴片的宽为0.5mm，所述多个发射单元的贴片的长为0.6mm，所述多个发射单元的贴片的宽为0.4mm。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，相邻的接收单元和发射单元之间的距离范围为[2mm,3mm]。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，每个缝隙结构包括隔离墙，用于隔离两个相邻的天线单元。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，隔离墙中设置有空气孔。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，所述多个天线单元排布为P行Q列，每行天线单元连接至少一个移相器，至少一个移相器用于对列方向的波束调控，P行天线单元用于对行方向的波束调控。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，每行天线单元的缝隙结构的狭缝长度方向与行方向的夹角为45°，并且相邻行上的缝隙结构的狭缝长度方向之间的夹角为90°。
例如，在本公开一实施例提供的天线中，多个贴片缝隙对中每个的缝隙结构与第一电压端连接，所述多个贴片缝隙对中每个贴片与第二电压端连接，所述第一电压端的电压小于所述第二电压端的电压。
本公开至少一个实施例提供了一种通信方法，应用于本公开任一实施例提供的天线，该通信方法包括：获取待生成波束的波束指向；根据所述波束指向，生成所述多个天线单元的采样序列，所述采样序列对应于所述多个天线单元的状态序列；以及根据所述采样序列，控制所述多个天线单元的液晶偏转角度，以利用所述天线通信。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A示出了本公开至少一个实施例提供的一种天线100的示意图；
图1B示出了本公开至少一个实施例提供另一种天线单元200的示意图；
图1C示出了本公开至少一个实施例提供的对天线单元200施加电压之后的结构示意图；
图2示出了本公开至少一个实施例提供的多个天线单元阵列排布的示意图；
图3示出了本公开至少一个实施例提供的一种添加隔离墙前后的散射参数的谐振峰的仿真图；
图4示出了本公开至少一个实施例提供的一种二维共口径波束调控天线的示意图；
图5示出了本公开至少一个实施例提供的另一种天线的示意图；
图6示出了本公开至少一个实施例提供的波束的目标角度为0°下分别的采样序列与远场辐射方向图；
图7示出了本公开至少一个实施例提供的两种液晶分子状态下辐射能量分布图；
图8A示出了本公开至少一个实施例提供的一种接收单元的远场辐射方向图；
图8B示出了本公开至少一个实施例提供的一种图8A所示的接收单元的工作状态示意图；
图8C示出了本公开至少一个实施例提供的一种图8B所示的天线单元的辐射能量示意图；
图9A示出了本公开至少一个实施例提供的一种发射单元的远场辐射方向图；
图9B示出了本公开至少一个实施例提供的一种图9A所示的发射单元的工作状态示意图；
图9C示出了本公开至少一个实施例提供的一种图9B所示的天线单元的辐射能量示意图；
图10A示出了本公开至少一个实施例提供的一种接收单元和发射单元同时工作的远场辐射方向图；
图10B示出了本公开至少一个实施例提供的一种不同频率下对应的液晶工作状态的示意图；
图11示出了本公开至少一个实施例提供的一种实现接收单元和发射单元整个波段覆盖的示意图；
图12A示出了本公开至少一个实施例提供的一种低波段RxL范围内液晶连续调谐的状态变化示意图；
图12B示出了本公开至少一个实施例提供的一种低波段RxL波段内频段范围内连续工作状态的远场辐射方向图；以及
图13示出了本公开至少一个实施例提供的一种通信方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
全息天线的概念来源于光学全息原理，其原理为由目标波和参考波干涉形成干涉表面，再由参考波照射干涉表面反演得到目标波。由于超材料的出现，使得在微波波段实现全息天线成为可能。全息天线系统仅包括全息表面和馈源，结构十分简单；馈源一般采用喇叭天线、单极子天线或者缝隙天线，不需要复杂的馈电网络。但为了降低剖面，常常采用单极子天线或者缝隙天线作为馈源；全息表面主要由介质基板和周期分布的金属贴片阵列组成，加工简单，成本低廉；在全息表面的设计过程中，只要计算出目标场和参考场干涉后形成的干涉场表达式，并参照干涉场表达式设计出金属贴片的分布即可得到所要的全息表面，设计过程非常简单。若得到不同的目标波，只需将目标场表达式重新代入到上述过程即可。这种设计上的简易性和灵活性也是全息天线的另一大优势。除此之外，全息天线还具有易于共形的特 点，附着在球面、柱面等曲面上也不会较大影响其性能。
波导馈入超表面天线和孔径已经在各种领域获得足够重视，如计算成像、通信、雷达和合成孔径雷达成像以及无线能量传输。由分布在一个表面上的阵列超材料单元，并且每一个单元尺寸远小于工作波长利用一个导波进行馈入能量。每一个亚波长超材料单元能够散射入射场将被主要等效为极化电或者磁偶极子，同时将相位偏移以及能量衰减引入到激发场。由散射注入入射波的相位偏移以及衰减量与超材料单元的结构有关，相位与幅度变化并不是独立的而是相互关联，并且关系与洛伦兹谐振的内在特征有关。利用倾斜入射平面波或者传导波馈电等方面激发超表面天线，对于相位与幅度缺乏独立控制利用入射波的相位聚焦进行补偿-类似于漏波与传输波天线工作机制。当超材料元素之间的间隔为深亚波长时，入射波能够被简单的开/关单元透过与阻挡能量进行采样。对于如此极限、亚波长采样，高保真度波束和其他辐射图案结合数值优化技术能够实现。卫星通信的发展期待终端设备有着更紧凑结构，尤其对于动中通以及低轨卫星通讯。
本公开至少一个实施例提供了一种天线。该天线包括：第一基板、第二基板、液晶层、多个贴片和多个缝隙结构。液晶层位于第一基板和第二基板之间；以及多个贴片缝隙对，每个贴片缝隙对包括设置在第一基板的靠近第二基板的第一侧的贴片和设置在第二基板的靠近第一基板的第二侧的缝隙结构，天线包括多个天线单元，每个天线单元包括多个贴片缝隙对之一和液晶层中位于多个贴片缝隙对之一之间的液晶部分，多个天线单元包括多个接收单元和多个发射单元，多个接收单元配置为接收第一频段的电磁波；多个发射单元配置为发射第二频段的电磁波，多个接收单元和多个发射单元位于同一阵面上。该天线能够大大简化天线设计的复杂性，使得天线更加小型化和便携化。
在本公开的实施例中，利用缝隙结构与贴片构成的谐振环路中添加液晶介质，通过在缝隙结构与贴片间施加不同电压从而改变液晶取向即等效折射率，从而调谐谐振环路的谐振峰的位置即辐射能量的调谐，并结合幅度采样算法实现空间波束指向的可重构。利用全息原理设计不同波束指向的原理分析如下：
如上为目标波，为参考波函数，表示缝隙位置矢量，θ0表示方向角，表示俯仰角，i表示虚数，k0表示空气波矢量，kg表示空气波矢量。波束指向角包括方向角和俯仰角，即方向角和俯仰角合在一起为波束指向角。
利用全息原理获得阵面的干涉图案如下：
利用幅度采样函数进行分析如下：
利用以上幅度采样代入以下公式计算一维远场辐射方向图：
af表示能量在波导中传输的衰减因子，xi代表缝隙在波导上的位置，kf表示空气波矢量，Ds表示波导宽度，Ac表示截面积，Re{η}表示阻抗实部。
利用以上幅度采样设计一维阵列，从而简化采样函数对应每一个采样的状态如下： m(xi；θ0)＝0 cos((kg-k0sinθ0)·xi)<0 m(xi；θ0)＝1 cos((kg-k0sinθ0)·xi)≥0
通过设计波束的不同目标指向角度，并且已知传输波导中的慢波波矢量与空气中的空气波矢量，通过对应不同位置，从而确定采样函数的取值，并且最终确定每一个目标角度下的采样序列。例如，本公开一些实施例提供的天线包括64个缝隙-液晶-贴片调节对(简称为“贴片缝隙对”)，根据全息原理设计波束指向的采样序列为101100100…，其中“1”表示缝隙-液晶-贴片调节对呈开启状态，“0”表示贴片缝隙对呈关闭状态。若采样序列为101100100…，则表示第一个贴片缝隙对调节对呈开启状态，第二个贴片缝隙对调节对呈关闭状态，第三个和第四个贴片缝隙对呈开启状态，第五个和第六个贴片缝隙对呈关闭状态，依次类推。因此，通过控制天线中贴片缝隙对的状态例如为101100100…，使得天线能够接收或者发射波束指向的电磁波。
下面结合图1A和图1B说明本公开实施例提供的天线的结构。
图1A示出了本公开至少一个实施例提供的一种天线100的示意图。
如图1A所示，天线100包括第一基板101、第二基板102、液晶层103、多个贴片缝隙对104。
第二基板102与第一基板101相对设置。液晶层103位于第二基板102与第一基板101之间。
多个贴片缝隙对104每个包括设置在第一基板101的第一侧的贴片114和设置在第二基板102的第二侧的缝隙结构124，第一基板101的第一侧为第一基板101靠近第二基板102的一侧，第二基板102的第二侧为第二基板102靠近第一基板101的一侧。
如图1A所示，天线100包括多个天线单元110，每个天线单元110包括多个贴片缝隙对104之一和液晶层103中位于多个贴片缝隙对104之一之间的液晶。
多个天线单元包括多个接收单元Rx和多个发射单元Tx。多个接收单元Rx配置为接收第一频段的电磁波；多个发射单元Tx配置为发射第二频段的电磁波。
在本公开的一些实施例中，多个接收单元Rx和多个发射单元Tx位于同一平面上，多个接收单元中的每个的贴片缝隙对与多个发射单元中的每个的贴片缝隙对中，贴片的长度、 贴片的宽度、缝隙结构中狭缝的长度和狭缝的宽度至少之一彼此不同。
该天线100通过设计接收单元Rx和发射单元Tx的尺寸，使得接收单元Rx和发射单元Tx能够在同一平面上工作在不同的频段，从而简化了天线设计的复杂性，使得天线更加小型化和便携化。
如图1A所示，例如天线100中第一基板101位于第二基板102的上方。第一基板101的下表面靠近第二基板102的上表面，即第一基板101的下表面为第一基板的第一侧，第二基板102的上表面为第二基板102的第二侧。
第一基板101的面积可以与第二基板102的面积相同，或者可以如图1A的示例中第二基板102的面积大于第一基板101的面积。
在本公开的一些实施例中，第一基板101和第二基板102例如是介质基板，该介质基板的材料例如为玻璃、陶瓷等。
例如，贴片位于第一基板101的下表面，缝隙结构124位于第二基板102的上表面。在本公开的一些实施例中，贴片114包括金属，例如铜、铁、铝、锌等。缝隙结构124例如包括金属以及在金属上刻蚀的狭缝。
在本公开的一些实施例中，每个贴片缝隙对的贴片114和缝隙结构124的狭缝相对设置。例如，缝隙结构124中的狭缝的上方为贴片114。
如图1A所示，若未对贴片缝隙对施加电压，则液晶分子不偏转，若对贴片缝隙对施加电压，则液晶分子偏转。
如图1A所示，液晶层103包括封框胶(seal)113、液晶123和隔离柱(spacer)133。封框胶113用于将第一基板101和第二基板102粘接起来，同时保持一定的间隙，以将液晶123封起来使其不泄露，同时防止外界的热、湿气及飞尘进入。隔离柱133起支撑作用，使得第一基板101和第二基板102之间形成容纳液晶的空间。
在图1A的示例中，例如天线100包括玻璃、铜(形成缝隙)、液晶层、铜(形成贴片)和玻璃的液晶腔结构。
利用贴片与缝隙结构之间形成的可调谐电容从而改变谐振峰的位置，实现对不同频率处微波辐射能量的调谐。通过设计将接收单元与发射单元两种不同谐振单元设计优化，同时放置在同一阵面上，通过分别调谐接收单元与发射单元谐振单元的液晶状态，从而实现对接收单元与发射单元的波束分别或者同时进行动态调控。
图1B示出了本公开至少一个实施例提供另一种天线单元200的示意图。
如图1B所示，该天线单元200包括基板201和基板202，基板201和基板202对置。基板201和基板202例如都是玻璃。基板201的下表面设置有贴片203。基板202的上表面包括缝隙结构207，缝隙结构207例如包括金属以及在金属的表面设置的狭缝204。
天线单元200还包括金属球205，金属球205连接贴片和缝隙结构207的金属，以保证贴片203和缝隙结构207通电。金属球205例如为铜球。
天线单元200还包括隔离柱206，隔离柱206用于支撑基板201和基板202，以形成容 纳液晶层208的空间。如图1B所示，液晶层208中的液晶分布于基板201和基板202之间。
图1C示出了本公开至少一个实施例提供的对天线单元200施加电压之后的结构示意图。
如图1C所示，对贴片203和缝隙结构207施加电压。例如，贴片203接高电平或者低电平，缝隙结构207接地。
图1B为未对天线单元200的贴片203和缝隙结构207施加电压时的结构示意图。
如图1B和1C所示，在对贴片203和缝隙结构207(即，贴片缝隙对)施加电压后，液晶层208中的液晶发生偏转，从而液晶的等效折射率发生改变，贴片203和缝隙结构207形成的可调谐电容发生改变，从而改变改变谐振峰的位置，实现对不同频率处微波辐射能量的调谐。
例如，多个贴片缝隙对中每个的缝隙结构与第一电压端连接，多个贴片缝隙对中每个贴片与第二电压端连接，第一电压端的电压小于第二电压端的电压。
例如，第一电压端接地，第二电压端为正电压。
需要说明的是，图1B和1C中的E表示E平面(又称为“电面”)，是指平行于电场方向的方向平面，H表示H平面(又称为“磁面”)，是指平行于磁场方向的方向平面。
在本公开的实施例中，多个天线单元中的接收单元的贴片缝隙对的尺寸和多个天线单元中发射单元的贴片缝隙对的尺寸不同。贴片缝隙对的尺寸包括贴片的尺寸和缝隙结构中狭缝(又称为“缝隙”)的尺寸。若两个贴片缝隙对中贴片或者缝隙的尺寸不同，则表示这两个贴片缝隙对的尺寸不同。例如，若两个贴片缝隙对中缝隙尺寸相同，贴片尺寸不同，那么这两个贴片缝隙对的尺寸不同。又例如，若两个贴片缝隙对中缝隙尺寸不相同，贴片尺寸也不同，那么这两个贴片缝隙对的尺寸不同。
例如，贴片和缝隙都是矩形，贴片的尺寸包括贴片的长和宽，缝隙的尺寸包括缝隙的长和宽。如图1A所示，缝隙和贴片的宽度方向为X方向，缝隙和贴片的长度方向为垂直于X方向的方向，X方向例如为与缝隙的延伸方向垂直的方向。
需要说明的是，在本公开的实施例中，贴片或者缝隙也可以是其他形状，例如圆形等，不限于矩形。
贴片缝隙对的尺寸影响天线单元的工作频率，通过设计贴片缝隙对的尺寸，使得接收单元工作在第一频段以接收第一频段的电磁波，发射单元工作在第二频段以发射第二频段的电磁波。
例如，第一频段的电磁波的频率小于第二频段的电磁波的频率，则多个接收单元中每个的贴片面积大于多个发射单元中每个的贴片面积，多个接收单元中每个的缝隙结构的尺寸与多个发射单元中每个缝隙结构的尺寸相同。在该实施例中，天线单元的工作频率也贴片面积成反比，接收单元和发射单元的缝隙结构相同，只需要改变贴片面积使得接收单元和发射单元分别工作于第一频段和第二频段，能够简化天线设计的复杂性。
例如，多个接收单元配置为接收Ku波段的电磁波，多个发射单元配置为发送Ku波段的电磁波，多个接收单元的缝隙结构和多个发射单元的缝隙结构的长均为3.6±0.2mm，多个接收单元的缝隙结构和多个发射单元的缝隙结构的宽均为0.4±0.1mm；多个接收单元的贴片的长为0.7±0.1mm，多个接收单元的贴片的宽为0.5±0.1mm，多个发射单元的贴片的长为0.6±0.1mm，多个发射单元的贴片的宽为0.4±0.1mm。
对于Ku波段，接收的频率为10.5到12.75GHz，发射波段为13.75到14.5GHz。
需要说明的是，本公开的实施例不限定于Ku波段的电磁波，本领域技术人员例如可以通过仿真得到其他波段(例如，Ka波段、C波段等)对应的贴片缝隙对的尺寸。
在本公开的一些实施例中，多个缝隙结构中每个狭缝的长度范围为[2mm,4.4mm]，多个缝隙结构中的每个狭缝的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]，多个贴片中的每个的长度范围为[0.5mm,0.7mm]，多个贴片中的每个的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]。
在本公开的一些实施例中，多个接收单元和多个发射单元位于同一平面上，但是多个接收单元占据的区域和多个发射单元占据的区域相互独立。即，多个接收单元与多个发射单元分别采用不同的口径面。
在本公开的一些实施例中，多个接收单元和多个发射单元位于同一平面上，且多个接收单元和多个发射单元分别沿平面排布，且多个接收单元占据的区域与多个发射单元占据的区域大致重合。换言之，多个接收单元与多个发射单元共用同一口径面。拥有不同工作频段的接收单元和发射单元共用同一口径面能够节约天线口径，减小口径面，从而应用于口径资源紧张的场景中(例如，卫星)。
例如，多个接收单元占据的区域与多个发射单元占据的区域大致重合是指多个接收单元在平面上均匀分布，多个发射单元也在该平面上均匀分布，从而多个接收单元和多个发射单元共用该平面对应的口径面。
又例如，多个接收单元占据的区域与多个发射单元占据的区域大致重合是指多个接收单元占据的区域和多个发射单元占据的区域交叉。例如，按照一列接收单元一列发射单元的顺序排布，发射单元的列数和接收单元的列数可以相同或者相差1或2列。
在本公开的一些实施例中，多个接收单元包括多个接收组，多个接收组中的每个包括相邻设置的至少一个接收单元，多个发射单元包括多个发射组，多个发射组中的每个包括相邻设置的至少一个发射单元，多个接收组和多个发射组交替排布。
例如，多个接收单元中相邻的N个接收单元为一个接收组，多个发射单元中相邻的M个发射单元为一个发射组，接收组和发射组交替排布，N和M为正整数。
在本公开的一些实施例中，多个天线单元排列成一维阵列，所述多个接收组和所述多个发射组在第一方向上交替排布。即，多个天线单元沿第一方向排列，接收组和发射组在第一方向上交替排布。即，多个天线单元在一维上交替排布。
例如，N＝1，M＝1，即1个接收单元为1个接收组，1个发射单元为1个发射组，接收单元和发射单元在可以一维上交替排布。换言之，在该实施例中，接收单元和发射单元交替 排布。例如，如图1A所示的天线100的排布方式。
又例如，N＝2，M＝1，即2个接收单元为1个接收组，1个发射单元为1个发射组，接收组和发射组可以在一维上交替排布。在该实施例中，多个天线单元在一维上的排布方式为2个接收单元、1个发射单元、2个接收单元、1个发射单元，依次类推；或者1个发射单元、2个接收单元、1个发射单元、2个接收单元，依次类推。
N和M个数值可以根据需要覆盖的波段来确定。例如，天线需要用于接收10.7～12.75波段的电磁波，而1个接收组中1个接收单元无法覆盖10.7～12.75波段，那么可以设置1个接收组包括2个接收单元，以覆盖10.7～12.75波段。
在本公开的一些实施例中，例如在多个天线单元在一维方向排列的实施例中，天线还包括波导210，波导210位于第二基板202远离第一基板201的第三侧，波导210的第一端包括激励端口211，激励端口配置为馈入电磁波，波导210的第二端包括吸波组件212，吸波组件212配置为吸收电磁波，第一端和第二端在所述第一方向上彼此相对设置。即，接收组和发射组沿从波导的第一端指向波导的第二端的方向交替排布。
例如，激励端口211位于波导210的左端口，电磁波通过波导210的左端口馈入，进入波导210的微腔，并且与上述液晶腔结构相互作用。当然，激励端口211也可以是位于波导210的右端口，本公开对激励端口的位置不做限定。
在本公开的一些实施例中，吸波组件212可以是负载或者由吸波材料制成。吸波材料例如可以是石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管等。例如，缝隙结构207接地，贴片203接高电平或者低电平，一部分电磁波通过液晶腔结构向外耦合能量，一部分通过右端负载被吸收掉防止由于反射影响参考波(即，微腔内的入射波)。
在本公开的另一些实施例中，多个接收单元和多个发射单元可以阵列排布。例如，接收组和发射组在第一方向上交替排布以形成多个天线单元行，多个天线单元行在第一方向交叉的第二方向上排列。
在本公开的一些实施例中，例如，N＝1，M＝1，即1个接收单元为1个接收组，1个发射单元为1个发射组，接收单元和发射单元在天线单元行上交替排布。换言之，在该实施例中，每个天线单元行中接收单元和发射单元交替排布。不同的天线单元行接收单元和发射单元的交替方式可以相同也可以不同相同。
例如，每个天线单元行都按照接收单元、发射单元、接收单元、发射单元……依次类推的交替方式排布；或者一些天线单元行按照接收单元、发射单元、接收单元、发射单元……依次类推的交替方式排布，另一些天线单元行按照发射单元、接收单元、发射单元、接收单元……依次类推的交替方式排布。
又例如，多个接收组的每个包括两个接收单元，多个发射组的每个包括一个发射单元，即N＝2，M＝1，即2个接收单元为1个接收组，1个发射单元为1个发射组。在该实施例中，多个天线单元行中接收单元和发射单元的排布方式为2个接收单元、1个发射单元、2个接收单元、1个发射单元，依次类推；或者1个发射单元、2个接收单元、1个发射单元、 2个接收单元，依次类推。
图2示出了本公开至少一个实施例提供的多个天线单元阵列排布的示意图。
如图2所示，第一方向例如为X方向，接收组和发射组在X方向上交替排布形成天线单元行，多个天线单元行在Y方向上排列，从而形成天线单元阵列。
例如，第一方向和第二方向垂直，或者第一方向和第二方向也可以按照其它的角度交叉，本公开不限定第一方向和第二方向之间的交叉角度。
如图2所示，例如天线单元的结构为图1A所示的天线单元110。在天线单元110的下方包括平行金属板301，平行金属板301作为波导。天线单元110的下方是指第二基板远离第一基板的一侧。
如图2所示，天线还包括馈电探针302，馈电探针302与第二基板连接，且在第一方向和第二方向上均位于第二基板的中部。
如图2所示，在本公开的一些实施例中，各个天线单元的狭缝长度方向可以相同。例如，多个天线单元的狭缝平行。
在本公开的一些实施例中，相邻的接收单元和发射单元之间的距离范围为[2mm,3mm]。例如，相邻的接收单元和发射单元之间的距离为2.5mm，这样至少部分地避免接收单元和发射单元相互干扰。
在本公开的一些实施例中，每个缝隙结构包括隔离墙，用于隔离两个相邻的天线单元。如下文的图3所示，例如，在狭缝的两侧刻蚀两排空气孔，从而形成隔离墙。由于阵列天线单元之间的亚波长间距，为了减低相互之间的干扰，在狭缝两侧刻蚀两排空气孔，从而形成隔离墙。
图3示出了本公开至少一个实施例提供的一种添加隔离墙前后的散射参数的谐振峰的仿真图。
散射(S)参数一直占据着微波理论和技术中最重要的位置，它包括了例如输入匹配参数(S11)、输出匹配参数(S22)、增益/损耗参数(S21)、隔离度参数(S12)等。关于上述S参数请参考相关技术。在图3的示例中，例如通过仿真增益/损耗参数(S21)观察添加隔离墙前后谐振峰的变化。
如图3所示，通过散射参数S21可以看出在添加隔离墙之前，谐振峰存在分裂，包括辐射能量曲线301和辐射能量曲线302；在添加隔离墙之后，谐振峰统一为辐射能量区域303。即，在添加隔离墙前后，谐振峰由分裂变成单一。谐振峰由分裂变成单一峰，说明隔离墙可以消除缝隙之间的串扰。
在本公开的一些实施例中，多个天线单元排布为P行Q列，每行天线单元连接至少一个移相器，至少一个移相器用于对列方向的波束调控，P行天线单元用于对行方向的波束调控。
图4示出了本公开至少一个实施例提供的一种二维共口径波束调控天线的示意图。
如图4所示，天线为阵列排布，Q个天线单元组成一个天线单元行，用于控制X方向 的波束调控。例如，每个天线单元行利用图1A所示的一维全息动态天线实现。
例如，天线包括P个天线单元行，P个天线单元行沿垂直于天线单元行的方向排布。天线还包括P个移相器，每个天线单元行连接一个移相器410。P个移相器410用于控制Y方向的波束调控。
在本公开的一些实施例中，多个天线单元阵列排布，每行天线单元的缝隙结构的狭缝长度方向与行方向的夹角为45°，并且相邻行上的缝隙结构的狭缝长度方向之间的夹角为90°。
图5示出了本公开至少一个实施例提供的另一种天线的示意图。
如图5所示，在该实施例中，多个天线单元阵列排布，行方向例如为水平X方向。每行天线单元的缝隙结构的狭缝与行方向的夹角为45°，相邻行上的缝隙结构的狭缝之间的夹角为90°。
这种结构能够实现圆极化的发射与接收，为了保证天线单元辐射的电磁波的幅度相等，相邻行上的缝隙结构的狭缝之间的夹角为90°(即，相位相差90°或者-90°)。
在该实施例中，贴片缝隙对的整体结构与中心线(即，X方向)偏转45°，例如相邻两行贴片缝隙对中一行相对于中心线逆时针旋转45°，另一行相对于中心线顺时针旋转45°。
在本公开的一些实施例中通过对相邻两行贴片缝隙对进行采样设计，可以实现左右旋的圆极化转换。
如图5所示，在该实施例中，在纵向方向上，缝隙的中心到波导的中心之间在纵向方向上的距离为波导传输的波长λg的1/4；在横向方向上，缝隙的中心到相邻缝隙的中心在横向方向上的距离为波导传输的波长λg的1/4。纵向方向是指第二基板和第一基板的垂直方向，横向方向垂直于纵向方向。在一些示例中，横向方向例如为图2中的X方向，纵向方向为垂直于天线所在的阵面(即X方向和Y方向形成的平面)的方向。
图6示出了本公开至少一个实施例提供的波束的目标角度为0°下分别的采样序列与远场辐射能量图。
图6中(a)为左旋圆极化(left-handed circular polarization，LHCP)情况下，相邻两个天线单元行中第一行Row1的采样序列为01010101010……依次类推，第二行Row2的采样序列为0101010101……依次类推。(b)为左旋圆极化情况下指向角为0°时的远场辐射能量图。第一行Row1和第二行Row2可以是任何两个相邻的天线单元行。
图6中(c)为右旋圆极化(right-handed circular polarization，RHCP)情况下，相邻两个天线单元行中第一行Row1的采样序列为01010101010……依次类推，第二行Row2的采样序列为01010101010……依次类推。(d)为右旋圆极化情况下指向角为0°时的远场辐射能量图。
图6示出的(a)和(c)中横坐标为天线单元的位置坐标，0表示天线单元处于关闭状态，1表示天线单元处于开启状态；图6示出的(b)和(d)中横坐标为指向角度，纵坐标 为远场辐射能量。
图7示出了本公开至少一个实施例提供的两种液晶分子状态下辐射能量分布图。
如图7所示，曲线701为液晶折射率ξLC为2.4状态下辐射能量分布曲线；曲线701为液晶折射率ξLC为3.6状态下辐射能量分布曲线。该分布图中横轴为谐振频率Freq(GHz)，纵轴为辐射能量。
Rx/Tx共口径单元两种不同缝隙在液晶折射率分别为2.4与3.6即最小与最大两种情况下能量辐射。液晶的中间状态(折射率在2.4与3.6之间)时，谐振峰将在两个极限调控范围内变化，利用在不同液晶状态下谐振峰的偏移，可以调控对应频率范围内能量辐射比，实现开关功能，并结合全息算法进行波束调控。
图8A示出了本公开至少一个实施例提供的一种接收单元的远场辐射方向图。
图8A所示的远场辐射方向图是接收单元工作频率为11.3GHZ且波束指向角度为40°的情况下得到的。该远场辐射方向图中横轴为角度θ，纵轴为远场辐射能量。
如图8A所示，该远场辐射能量图中，远场辐射能量在指向角40°的方向处远场能量最强。
图8B示出了本公开至少一个实施例提供的一种图8A所示的接收单元的工作状态示意图。
基于以上图8A情况下的采样序列如下8B所示，即采样序列为000001111100000111110000011111，“0”表示关闭状态，“1”表示开启状态。
多个接收单元的工作频率为11.3GHZ，其工作状态如图8B中阴影部分，对于接收单元来说，当液晶的介电常数为2.4时，设定为开启状态，而液晶介电常数为3.6时，设定为关闭状态。
例如，向接收单元施加电压，使得多个接收单元的采样序列为000001111100000111110000011111，对于发射单元不施加电压。
图8C示出了本公开至少一个实施例提供的一种图8B所示的天线单元的辐射能量示意图。
图8C所示，处于工作状态的接收单元对应位置处辐射能量很强，处于关闭状态的接收单元对应位置处的辐射能量弱；发射单元不工作对应所有位置处的辐射能量均很弱。
图9A示出了本公开至少一个实施例提供的一种发射单元的远场辐射方向图。在本公开的一些实施例中，波束指向中的方向角例如通常可以是0°或者180°，因此在下文中，波束指向角(度)特指俯仰角。
图9A所示的远场辐射方向图是发射单元工作频率为13.8GHZ且波束指向角度为30°(即，俯仰角为30°)的情况下得到的。该远场辐射方向图中横轴为角度，纵轴为辐射能量。
如图9A所示，该远场辐射能量图中，远场辐射能量在指向角30°的方向处远场能量最强。
图9B示出了本公开至少一个实施例提供的一种图9A所示的发射单元的工作状态示意图。
基于以上图9A情况下的采样序列如下9B所示，即采样序列为00011100011100011100011100011，“0”表示关闭状态，“1”表示开启状态。
多个发射单元的工作频率为13.8GHZ，其工作状态如图9B中阴影部分，对于发射单元来说，当液晶的介电常数为2.4时，设定为开启状态，而液晶介电常数为3.6时，设定为关闭状态。
例如，向发射单元施加电压，使得多个发射单元的采样序列为00011100011100011100011100011，对于发射单元不施加电压。
图9C示出了本公开至少一个实施例提供的一种图9B所示的天线单元的辐射能量示意图。
图9C所示，处于工作状态的发射单元对应位置处辐射能量很强，处于关闭状态的发射单元对应位置处的辐射能量弱；接收单元不工作对应所有位置处的辐射能量均很弱。
图10A示出了本公开至少一个实施例提供的一种接收单元和发射单元同时工作的远场辐射方向图。
如图10A所示，在多个接收单元和多个发射单元同时工作时，接收单元的远场辐射能量在指向角40°的方向处远场能量最强；发射单元的远场辐射能量在指向角30°的方向处远场能量最强。
因此，将图8B与图9B结合即可实现接收频段与发射频段分别进行波束调控，可以看出多个接收单元和多个发射单元同时工作与单独工作基本相同，相互之间不受影响。
图10B示出了本公开至少一个实施例提供的一种不同频率下对应的液晶工作状态的示意图。
根据本公开的实施例，上述天线结构还可以应用于其他频段进行工作，例如9.4GHz-9.6GHz，10.2GHz-10.35GHz，10.6GHz-10.8GHz，11.2GHz-11.4GHz，11.8GHz-12.0GHz，12.6GHz-12.8GHz，13.0GHz-13.2GHz，13.8GHz-14.0GHz等。如图10B所示，通过设计对应频段范围内的开启状态与关闭状态，从而实现不同频率范围内的波束调控。图10B中，‘off’表示关闭状态，‘on’表示开启状态。
例如，对于工作在9.4GHz-9.6GHz的天线单元，控制液晶折射率为3.6时，天线单元处于开启状态；若控制液晶折射率为2.4，该天线单元处于关闭状态。又例如，对于工作在10.6GHz-10.8GHz的天线单元，控制液晶折射率为3.6时，天线单元处于关闭状态；若控制液晶折射率为2.4，该天线单元处于开启状态。本领域技术人员可以根据天线单元的工作频段，控制液晶折射率来控制天线单元的工作状态，液晶折射率例如可以在2.4和3.6之间进行调控。
图11示出了本公开至少一个实施例提供的一种实现接收单元和发射单元整个波段覆盖的示意图。在图11中横坐标为电磁波的频率Freq(GHz)，纵坐标为散射参数中的增益/损耗 参数(S21)。
如图11所示，使用三套贴片缝隙对实现整个Ku波段的接收和发射。三套贴片缝隙对是指2套贴片缝隙对用于接收Ku波段的电磁波，1套贴片缝隙对用于发射Ku波段的电磁波，即N＝2，M＝1。用于接收Ku波段的电磁波的2套贴片缝隙对，其中一个贴片缝隙对RxL用于接收低波段RxL(例如，10.5GHz～11.7GHz)，另一个贴片缝隙对RxH用于接收高波段RxH(例如，11.7GHz～12.75GHz)。
用于发射Ku波段的电磁波的贴片缝隙对Tx的工作频率为(13.75GHz～14.5GHz)。由于Ku波段的发射频率范围较窄，使用一套贴片缝隙对Tx即可实现覆盖。
在图11所示的实施例中，通过2套用于接收Ku波段的电磁波的贴片缝隙对和1套用于发射Ku波段的电磁波的贴片缝隙对实现了接收和发射整个波段的全覆盖。
图12A示出了本公开至少一个实施例提供的一种低波段RxL范围内液晶连续调谐的状态变化示意图。在图12A中横坐标为电磁波的频率Freq(GHz)，纵坐标为散射参数中的增益/损耗参数(S21)。
图12A中的多条曲线为液晶的折射率从2.45到3.5之间的多个折射率各自的散射参数S的辐射能量分布图。多条曲线从左到右分别为液晶的折射率从3.5到2.45之间的多个折射率各自的散射参数S的辐射能量分布图。
例如，曲线12-1为液晶折射率为3.5时的散射参数S的辐射能量与电磁波的频率之间的关系，曲线12-2为液晶折射率为2.45时的散射参数S的辐射能量与电磁波的频率之间的关系。
图12B示出了本公开至少一个实施例提供的一种低波段RxL波段内(11.4-11.7GHz)频段范围内连续工作状态的远场辐射方向图。图12B包括(a)～(d)4幅图，这4幅图中的横坐标都是指向角，纵坐标都是辐射能量值。
如图12B中的(a)所示，辐射能量曲线1201为工作频率为11.66GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1202为工作频率为11.69GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1203为工作频率为11.72GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线。在该示意图中，辐射能量的最大点为m1，m1的坐标值为(-0.0200,6.8548)，即，m1的指向角为-0.02°处的辐射能量为6.8548DB。
如图12B中的(b)所示，辐射能量曲线1204为工作频率为11.5GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1205为工作频率为11.53GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1206为工作频率为11.56GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1207为工作频率为11.59GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1208为工作频率为11.62GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1209为工作频率为11.65GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1210为工作频率为11.68GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线。在该示意图中，辐射能量的最大点为m2，m2的坐标值为(-0.0200,7.1740)，即，m2的指向角为-0.02°处的辐射能量为7.1740DB。
如图12B中的(c)所示，辐射能量曲线1211为工作频率为11.4GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1212为工作频率为11.42GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1213为工作频率为11.44GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1214为工作频率为11.46GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1215为工作频率为11.48GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1216为工作频率为11.5GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线。在该示意图中，辐射能量的最大点为m3，m3的坐标值为(-0.79,6.7014)，即，m3的指向角为0.79°处的辐射能量为6.7014DB。
如图12B中的(d)所示，辐射能量曲线1217为工作频率为11.5GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1218为工作频率为11.53GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1219为工作频率为11.56GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1220为工作频率为11.62GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1221为工作频率为11.65GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线；辐射能量曲线1222为工作频率为11.68GHz，指向角为0°时的辐射能量曲线。在该示意图中，辐射能量的最大点为m4，m4的坐标值为(-0.0200,7.1362)，即，m3的指向角为0.02°处的辐射能量为7.1362DB。
本公开的另一方面提供了一种通信方法，该通信方法应用于本公开任一实施例提供的天线。该通信方法包括获取待生成波束的波束指向；根据波束指向，生成多个天线单元的采样序列，采样序列为多个天线单元的液晶状态形成的序列；以及根据采样序列，控制多个天线单元的液晶偏转角度，以利用天线通信。该通信方法能够同时控制接收单元和发射单元的波束指向，使得天线的控制更加方便。
图13示出了本公开至少一个实施例提供的一种通信方法的流程图。
如图13所示，该通信方法包括步骤S1301～S1303。
步骤S1301：获取待生成波束的波束指向。
步骤S1302：根据波束指向，生成多个天线单元的采样序列，采样序列对应于多个天线单元的状态序列。
步骤S1303：根据采样序列，控制多个天线单元的液晶偏转角度，以利用天线通信。
对于步骤S1301，波束指向例如是本领域技术人员根据实际需要而设定的。例如波束指向为40°、30°等。
对于步骤S1302，例如根据前述的全息原理得到多个天线单元的采样序列。关于全息原理请参考上文的描述。
对于步骤S1303，例如根据采样序列指示的每个接收单元的开启状态或者关闭状态，控制多个天线单元的液晶偏转角度。例如，对于接收单元的工作频率为11.3GHZ的情况下，若根据采样序列确定某个接收单元的工作状态为开启状态，则可以控制液晶偏转角度，使得液晶的折射率为2.4，从而使得该接收单元处于开启状态。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设 计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

  1. 一种天线，包括：
    第一基板；
    第二基板，与所述第一基板相对设置；
    液晶层，位于所述第一基板和所述第二基板之间；以及
    多个贴片缝隙对，每个贴片缝隙对包括设置在所述第一基板的第一侧的贴片和设置在所述第二基板的第二侧的缝隙结构，其中，所述第一侧为靠近所述第二基板的一侧，所述第二侧为靠近所述第一基板的一侧；
    其中，所述天线包括多个天线单元，每个天线单元包括所述多个贴片缝隙对之一和所述液晶层中位于所述多个贴片缝隙对之一之间的液晶，
    所述多个天线单元包括：
    多个接收单元，配置为接收第一频段的电磁波；
    多个发射单元，配置为发射第二频段的电磁波，所述多个接收单元和所述多个发射单元位于同一阵面上。
  2. 根据权利要求1所述的天线，其中，所述多个接收单元中的每个的贴片缝隙对与所述多个发射单元中的每个的贴片缝隙对中，所述贴片的长度、所述贴片的宽度、所述缝隙结构中狭缝的长度和所述狭缝的宽度至少之一彼此不同。
  3. 根据权利要求1所述的天线，其中，所述多个接收单元和所述多个发射单元分别沿所述平面排布，且所述多个接收单元占据的区域与所述多个发射单元占据的区域大致重合。
  4. 根据权利要求3所述的天线，其中，所述多个接收单元与所述多个发射单元共用同一口径面。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的天线，其中，所述多个接收单元包括多个接收组，所述多个接收组中的每个包括相邻设置的至少一个所述接收单元，所述多个发射单元包括多个发射组，所述多个发射组中的每个包括相邻设置的至少一个所述发射单元，所述多个接收组和所述多个发射组交替排布。
  6. 根据权利要求5所述的天线，其中，所述多个天线单元排列成一维阵列，所述多个接收组和所述多个发射组在第一方向上交替排布。
  7. 根据权利要求6所述的天线，还包括波导，所述波导位于所述第二基板远离所述第一基板的第三侧，所述波导的第一端包括激励端口，所述激励端口被配置为馈入电磁波，所述波导的第二端包括吸波组件，所述吸波组件被配置为吸收所述电磁波，所述第一端和所述第二端在所述第一方向上彼此相对设置。
  8. 根据权利要求5所述的天线，其中，所述多个接收组和所述多个发射组在第一方向上交替排布以形成多个天线单元行，所述多个天线单元行在与所述第一方向交叉的第二方向上排列。
  9. 根据权利要求8所述的天线，还包括馈电探针，所述馈电探针与所述第二基板连接，且在所述第一方向和所述第二方向上均位于所述第二基板的中部。
  10. 根据权利要求5～9任一项所述的天线，其中，所述多个接收组的每个包括两个所述接收单元，所述多个发射组的每个包括一个所述发射单元。
  11. 根据权利要求1-10任一项所述的天线，其中，所述第一频段的电磁波的频率小于所述第二频段的电磁波的频率，所述多个接收单元中的每个的贴片面积大于所述多个发射单元中的每个的贴片面积，所述多个接收单元中的每个的缝隙结构的狭缝尺寸与所述多个发射单元中的每个的缝隙结构的狭缝尺寸相同。
  12. 根据权利要求1-11任一项所述的天线，其中，所述多个缝隙结构中的每个狭缝的长度范围为[2mm,4.4mm]，所述多个缝隙结构中的每个狭缝的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]，
    所述多个贴片中的每个的长度范围为[0.5mm,0.7mm]，所述多个贴片中的每个的宽度范围为[0.16mm,0.5mm]。
  13. 根据权利要求1-12任一项所述的天线，其中，所述多个接收单元配置为接收Ku波段的电磁波，所述多个发射单元配置为发送Ku波段的电磁波，
    所述多个接收单元的缝隙结构和所述多个发射单元的缝隙结构的长均为3.6±0.2mm，所述多个接收单元的缝隙结构和所述多个发射单元的缝隙结构的宽均为0.4±0.1mm；
    所述多个接收单元的贴片的长为0.7±0.1mm，所述多个接收单元的贴片的宽为0.5±0.1mm，
    所述多个发射单元的贴片的长为0.6±0.1mm，所述多个发射单元的贴片的宽为0.4±0.1mm。
  14. 根据权利要求5所述的天线，其中，相邻的所述接收单元和所述发射单元之间的距离范围为[2mm,3mm]。
  15. 根据权利要求1～14任一项所述的天线，其中，每个缝隙结构包括隔离墙，被配置为隔离两个相邻的所述天线单元。
  16. 根据权利要求15所述的天线，其中，所述隔离墙中设置有空气孔。
  17. 根据权利要求8所述的天线，其中，所述多个天线单元排布为P行Q列，每行天线单元连接有至少一个移相器，至少一个移相器用于对列方向的波束调控，每行天线单元用于对行方向的波束调控。
  18. 根据权利要求8所述的天线，其中，每行天线单元的缝隙结构的狭缝长度方向与行方向的夹角为45°，并且相邻行上的所述缝隙结构的狭缝长度方向之间的夹角为90°。
  19. 根据权利要求1～18任一项所述的天线，其中，所述多个贴片缝隙对中每个的缝隙结构与第一电压端连接，所述多个贴片缝隙对中每个贴片与第二电压端连接，
    所述第一电压端的电压小于所述第二电压端的电压。
  20. 一种通信方法，应用于根据权利要求1～19任一项所述的天线，所述方法包括：
    获取待生成波束的波束指向；
    根据所述波束指向，生成所述多个天线单元的采样序列，其中，所述采样序列对应于所述多个天线单元的状态序列；以及
    根据所述采样序列，控制所述多个天线单元的液晶偏转角度，以利用所述天线通信。
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