TW201921798A

TW201921798A - 自由空間部段測試器（fsst）

Info

Publication number: TW201921798A
Application number: TW107146247A
Authority: TW
Inventors: 唐豪爾; 拉明西賽; 班傑明艾許; 馬修馮斯; 威廉佩德勒; 莫森薩吉加; 雅各Ｔ里普
Original assignee: 美商凱米塔公司
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2019-06-01
Also published as: CN109417229A; US10707585B2; EP3459140A1; JP2019521327A; KR102266128B1; TWI703766B; US20170338569A1; CN109417229B; US10312600B2; KR102302925B1; KR20190013822A; US20190229434A1; TWI654796B; KR20210072834A; JP6792641B2; EP3459140A4; TW201743499A; WO2017201197A1

Abstract

所揭示的是用於一自由空間部段測試器(FSST)之方法及設備。在一項實例中，一設備包括一架框、一第一喇叭天線、一第二喇叭天線、一控制器、以及一分析器。該架框具有用以支撐一平板天線之一薄膜電晶體(TFT)部段的一平台。該第一喇叭天線傳送微波能量至該TFT部段，並且自該TFT部段接收受反射微波能量。該第二喇叭天線接收透過該TFT部段傳送之微波能量。該控制器乃耦合至該TFT部段，並且對該TFT部段提供至少一個刺激或條件。該分析器使用該第一喇叭天線與該第二喇叭天線來測量該TFT部段之一特性。針對該TFT部段，一所測得特性之實例包括一所測得微波頻率響應、傳輸響應、或反射響應。在一項實例中，若該TFT部段之該所測得特性指出該TFT部段為可接受，則該TFT部段是用於整合到一平板天線內。

Description

自由空間部段測試器(FSST)

本申請書主張2016年5月20日提出申請之題為「FREE SPACE SEGMENT TESTER (FSST)」之美國臨時性專利申請案第62/339,711號的優先權，其係以參考方式併入本申請書。

本申請書係有關於下列共同待決申請案：2016年3月3日提出申請之題為「ANTENNA ELEMENT PLACEMENT FOR A CYLINDRICAL FEED ANTENNA」之美國專利申請案第15/059,837號；2016年3月3日提出申請之題為「APERTURE SEGMENTATION OF A CYLNDRICAL FEED ANTENNA」之美國專利申請案第15/059,843號；2016年12月9日提出申請之題為「A DISTRIBUTED DIRECT ARRANGEMENT FOR DRIVING CELLS」之美國專利申請案第15/374,709號，以上專利申請案乃授讓予本發明之集體受讓人。

本發明之實例屬於包括衛星通訊與天線之通訊領域。更特別的是，本發明之實例係有關於針對平板天線之自由空間部段測試器(FSST)。

衛星通訊涉及微波傳輸。此類微波可具有小波長，並且是在吉赫(GHz)範圍內之高頻下被傳送。天線可產生高頻微波之聚焦波束，其容許具有寬頻寬及高傳輸率之點對點通訊。可用於判斷一天線是否適當地作用之一測量結果為一微波頻率響應。這是天線對一刺激或信號作出回應之輸出頻譜的一定量測量。其可與輸入刺激或信號作比較，以頻率為函數提供天線之輸入之幅度與相位之一測量。針對一天線判定微波頻率響應對於該天線是一有用的效能測量。

所揭示的是用於一自由空間部段測試器(FSST)之方法及設備。在一項實例中，一設備包括一架框、一第一喇叭天線、一第二喇叭天線、一控制器、以及一分析器。該架框具有用以支撐一平板天線之一薄膜電晶體(TFT)部段的一平台。該第一喇叭天線傳送微波能量至該TFT部段，並且自該TFT部段接收受反射微波能量；該第二喇叭天線接收透過該TFT部段傳送之微波能量。該控制器乃耦合至該TFT部段，並且對該TFT部段提供至少一個刺激或條件。該分析器使用該第一喇叭天線與該第二喇叭天線來針對該TFT部段測量一特性。

針對該TFT部段，該所測得特性之實例包括該第一喇叭天線處之一微波受反射頻率響應特性。在其他實例中，一第二喇叭天線可用於自該TFT部段接收微波能量。針對該TFT部段，一所測得特性可包括該第二喇叭天線處之一微波頻率響應。該第一喇叭天線或第二喇叭天線處之該所測得微波頻率響應可以一命令信號刺激為函數或沒有來自該控制器之一命令信號刺激。該所測得微波頻率響應亦可以是一環境條件之函數。針對該TFT部段之所測得特性之其他實例針對該TFT部段包括該第二喇叭天線處之一所測得傳輸響應、及該第一喇叭天線處之一所測得反射響應。在一些實例中，該所測得特性僅為該所測得反射響應。

在一項實例中，一電腦乃耦合至該等控制器與分析器，並且可基於一或多個刺激校準該TFT部段之該微波頻率響應、傳輸響應、或反射響應特性其中至少一者。該電腦亦可針對該TFT部段特性化該微波頻率響應、傳輸響應、或反射響應。在一項實例中，若該TFT部段之該所測得特性指出該TFT部段為可接受，則該TFT部段是用於整合到一平板天線內。

在以下說明中，提出許多細節是為了更透徹解釋本發明。然而，將會顯而易見的是，本發明無需這些特定細節也可實踐。在其他例子中，為了避免混淆本發明，眾所周知的結構與裝置是以方塊圖形式來展示，而不是展示細節。

以下詳細說明有些部分是依據一電腦記憶體內資料位元上運作之演算法與符號表示型態來介紹。這些演算說明與表示型態為資料處理領域中具有通常知識者用來最有效傳達其工作內容予所屬技術領域中具有通常知識者的手段。在這裡，並且大致上，一演算法係視為導致一所欲結果之一自相一致的步驟序列。此等步驟為需要對物理量進行實體操縱的那些步驟。這些量採取的形式通常，但非必要，為能夠被儲存、轉移、組合、比較、以及按其他方式操縱的電氣或磁性信號。將這些信號稱為位元、值、元件、符號、字元、用語、數字、或類似者，有時原則上是為了常見用法，這是可以便利證實的。自由空間部段測試器(FSST)

圖1A繪示一例示性自由空間部段測試器(FSST) 100。在這項實例中，FSST 100為能夠針對被測平板天線組件，例如薄膜電晶體(TFT)部段108，評估並且校準響應之一微波測量裝置。平板組件之實例可針對如圖1D至19B中、及美國專利申請案第15/059,837號、第15/059,843號及第15/374,709號等共同待決申請案中所述之平板天線。在一項實例中，FSST 100與自動化及快速測量技巧相容，並且可在用於裝配由一TFT部段陣列所製成之平板天線之一生產線中具有一小使用空間。

在以下實例中，FSST 100能夠同進程檢驗並且測試獨立平板天線組件之特性。舉例而言，可在整合到一完全裝配之平板天線之前，先針對TFT部段108測量一微波頻率響應。依此作法，藉由使用FSST 100，有缺陷的平板天線可藉由識別例如TFT部段等有缺陷的組件、並且在最終裝配到一平板天線內之前先予以替換來減少，其亦可降低裝配成本。使用FSST 100之測量及測試可無縫整合到平板天線裝配程序裡。出自FSST 100之測量結果亦可針對一平板天線用於設計、開發及校準目的。FSST 100亦藉由在諸如TFT部段108等子組件上進行測試與測量，來提供測定平板天線微波功能之一非破壞性程序。

FSST 100包括一測試器架框102，其提供保持TFT部段平台111之一實體結構，該TFT部段平台支撐TFT部段108。在這項實例中，測試器架框102包括一抗靜電架，諸如TFT部段平台111，其具有用以支撐TFT部段108之一部段定型切除部份。該定型切除部份及TFT部段108可具有任何類型之形狀，其形成一平板天線之部分。測試器架框102亦支撐位於TFT部段108上面及下面之兩個喇叭天線105-A及105-B，其具有連接至各別支桿101-A及101-B之各別天線平台109-A及109-B。在其他實例中，可調整支桿101-A與101-B及天線平台109-A與109-B之位置。

FSST 100包括一TFT控制器104。在一項實例中，TFT控制器104為具有一電子總成之電路板，該電子總成乃用在具有連接至測試器架框102之IC晶片107之一平板天線系統中。雖然未展示，仍可將一運算系統、個人電腦(PC)、伺服器、或資料儲存系統耦合至TFT控制器104，以控制TFT控制器104或針對TFT控制器104儲存資料。舉例而言，如圖1B所示，一電腦110可耦合至TFT控制器104及一分析器103，該分析器乃耦合至喇叭天線105-A與105-B，用以針對TFT部段108測量響應。

TFT控制器104之IC晶片107可包括微控制器、處理器、用以儲存軟體與資料之記憶體、以及其他電子子組件與連接。在一項實例中，TFT控制器104執行產生發送至TFT部段108之命令信號的軟體，該TFT部段可在測量一響應時，例如在測量一微波頻率響應時，對TFT部段108中之電晶體或胞元充電或施加電壓(以使其接通)。在其他實例中，測量一響應時TFT部段108中無電晶體或胞元接通，或可接通電晶體或胞元之一圖型以針對TFT部段108測量一響應。

在其他實例中，TFT控制器104可以是部分之TFT平台111，並且可連接至一獨立PC或伺服器，例如圖1B中之電腦110。TFT控制器104或一附接之電腦110或伺服器可被耦合，並且控制喇叭天線105-A與105-B及TFT部段108 (或用於FSST 100之其他電子組件)，以及發送及接收信號至及自這些組件。測試器架框102可提供將TFT控制器104與喇叭天線105-A及105-B、TFT部段108、以及任何其他運算裝置或伺服器耦合之RF及電氣佈纜及互連。

在一些實例中，TFT部段108上面及下面之喇叭天線105-A及105-B可投射微波能量或傳送微波信號至TFT部段108，並且收集或接收透過TFT部段108傳送之微波能量或信號。舉例而言，喇叭天線105-A可置放於TFT部段108之一所欲位置上方，並且對TFT部段108傳送微波信號至該所欲位置，而且那些信號可藉由TFT部段108底下之喇叭天線105-B來接收。喇叭天線105-A及105-B可置放於穩定位置以利用接受引導而遠離TFT部段108之極小殘餘微波能量，將微波能量或信號直接投射至TFT部段108。在一項實例中，請參照圖1A及1B，喇叭天線105-A及105-B可耦合至任何類型之微波測量分析器，例如分析器103，並且提供測量結果至一已連線電腦，例如電腦110。

由喇叭天線105-A或105-B所接收之微波能量或信號可例如藉由圖1B中之一分析器103來測量及測試。此類測量與測試容許非破壞性且非接觸的TFT部段108微波功能測定手段，其可針對一平板天線形成一TFT陣列之部分。在這些實例中，可評量TFT部段108之效能，接著針對一平板天線之生產進入裝配TFT部段陣列之生產過程。依此作法，最終裝配該平板天線之前，可先以沒有缺陷的TFT部段替換有缺陷的TFT部段。

在一項實例中，請參照圖1A及1B，電腦110耦合至TFT控制器104，並且可使用喇叭天線105-A與105-B及分析器103來針對TFT部段108進行若干特性測試及測量。在一項實例中，分析器103測量TFT部段108之反射或傳輸係數。在其他實例中，分析器103測量一主動狀態(例如以一命令信號為函數)或一被動狀態(例如沒有使用一命令信號)中之一微波頻率響應。對於使用喇叭天線105-A與105-B來測試TFT部段108，所測得響應可以是一傳輸或受反射響應。

在一些實例中，藉由分析器103在TFT部段108上測得之響應可用於針對TFT部段108提供統計處理控制資訊，舉例如Cp (目標值位移)、Cpm (常態分布曲線)、及Cpk (六標準差處理資料)。在一項實例中，此類資訊可用於判斷是否可接受TFT部段108用於裝配一平板天線。在一項實例中，電腦110可使用刺激來校準響應，諸如電氣命令信號、環境條件、或其他刺激類型。分析器103所測得之響應亦可用於特性化出自TFT部段108且為了之後處理所儲存之響應。FSST 操作

圖1B繪示圖1A之FSST 100之組件的一例示性方塊圖。在這項實例中，電腦110乃耦合至TFT控制器104及分析器103。TFT控制器104乃耦合至TFT部段108，並且分析器103乃耦合至喇叭天線105-A與105-B及電腦110。喇叭天線105-A與105-B可提供並且接收藉由分析器103所測得之微波能量或信號。在一項實例中，喇叭天線105-A將微波能量或信號投射至TFT部段108，其通過TFT部段108，並且由喇叭天線105-B所接收，其乃藉由分析器103來測量。在另一實例中，喇叭天線105-A將微波能量或信號投射至TFT部段108，其由TFT部段108反射回到喇叭天線105-A，並且藉由分析器103來測量。分析器103可針對TFT部段108測量微波能量或信號之複數特性，諸如相位與振幅傳輸與反射係數。在一項實例中，傳輸與反射係數乃以微波頻率及/或TFT控制器104所提供之一命令信號為函數所測得。

在一項實例中，分析器103藉由將微波信號或能量投射至TFT部段108之一射頻(RF)纜線，對喇叭天線105-A提供一拂掠微波信號或能量。微波能量之一部分可透過TFT部段108傳送並且由喇叭天線105-B所接收。微波能量之一部分亦可藉由TFT部段108反射並且由喇叭天線105-A所接收。在這項實例中，分析器103測定投射的微波能量中透過TFT部段108所傳送且由喇叭天線105-B所接收、以及從TFT部段108反射出去且由喇叭天線105-A所接收之部分。在其他實例中，分析器103可校準並且計算傳輸與反射值或資料(例如複數相位與振幅係數)。分析器103可儲存或顯示這些值，或傳送該等值至電腦110。

在一項實例中，電腦110控制TFT控制器104以對TFT部段108提供一命令信號，用來針對TFT部段108之電晶體控制電壓，並且分析器103測量由喇叭天線105-A與105-B所傳送或反射之微波能量，其稱為一「接通」響應。在其他實例中，TFT控制器104沒有提供命令信號，並且分析器103測量由喇叭天線105-A與105-B所傳送或反射之微波能量，其稱為「斷開」響應。對TFT部段108無可用之一實體連接時，斷開響應可令人期望。在一項實例中，TFT控制器104可實施用以基於何時針對TFT部段108測量對應微波能量響應來改變命令信號之軟體或演算法。依此作法，所測得響應可基於命令信號之改變來校準，並且可取得對TFT部段108之各元件或電晶體施加之偏壓與所測得響應之對照關係。依照此一方式，可取得以所施加電壓為函數之頻移。在一項實例中，分析器103可針對TFT部段108測量兩種狀態之間切換所需的持續時間。

在一些實例中，圖1A及1B之FSST 100位於一平板天線製造線中，並且提供連續及同進程品質測量結果(例如所測得頻率響應)以偵檢TFT部段108中之效能變化，舉例如改變之環境曝露。在其他實例中，一個喇叭天線105-A乃用於測量反射自TFT部段108之微波能量或信號。使用FSST 100進行檢驗及測試可以是TFT部段108之一最終檢驗，用以判定其是否有缺陷並且在裝配一最終平板天線之前先遭受替換。

圖1C針對操作圖1A與1B之FSST 100繪示一例示性操作120。於操作122，對一TFT部段施加微波能量(例如喇叭天線105-A可將微波能量投射至TFT部段108)。於操作124，測量透過一TFT部段傳送之微波能量。(例如藉由分析器103在喇叭天線105-B處測量透過TFT部段108傳送自喇叭天線105-A之微波能量。)於操作126，測量反射自一TFT部段之微波能量，例如藉由分析器103在喇叭天線105-A處測量投射自喇叭天線105-A且自TFT部段108反射回去之微波能量。於操作128。校準所測得響應(例如TFT控制器104可調整一刺激(命令信號或外部)以校準所測得響應)。例示性平板天線系統概述

在一項實例中，平板天線為一超穎材料天線系統之部分。所述為用於通訊衛星通訊地面電台之一超穎材料天線系統之實例。在一項實例中，天線系統為使用民商用衛星通訊頻率運作之一行動平台(例如航空、海上、陸地等)上運作之一衛星地面電台(ES)之一組件或子系統。在一些實例中，天線系統亦可用於不位在行動平台上之地面電台(例如固定式或可運輸地面電台)中。

在一項實例中，天線系統使用表面散射超穎材料技術以透過不同天線形成與轉向傳送及接收波束。在一項實例中，相較於運用數位信號處理使波束電氣形成並且轉向之天線系統(例如相位陣列天線)，此等天線系統為類比系統。

在一項實例中，天線系統包含三個功能子系統：(1)由一柱面波饋體架構所組成之一波導結構；(2)屬於天線元件之部分之一波散射超穎材料單元胞陣列；以及(3)用以使用全像原理自超穎材料散射元件命令形成一可調整輻射場(波束)之一控制結構。波導結構之實例

圖1D繪示一同軸饋體之一項實例的一俯視圖，其乃用於提供一柱面波饋體。請參照圖1D，同軸饋體包括一中心導體及一外導體。在一項實例中，柱面波饋體架構以自饋伺點依照一圓柱形方式向外擴展之一激發，自一中央點饋伺天線。亦即，一圓柱形饋伺天線建立一向外行進之同心饋伺波。即使如此，圓柱形饋體周圍之圓柱形饋體天線之形狀仍可為圓形、正方形或任何形狀。在另一實例中，一圓柱形饋伺天線建立一向內行進之饋伺波。在此一狀況中，饋伺波大部分自然地來自一圓形結構。

圖1E繪示在圓柱形饋伺天線之一輸入饋體周圍之同心環中置放有一或多個天線元件陣列之一孔徑。天線元件

在一項實例中，該等天線元件包含一組補綴與槽孔天線(單元胞)。此組單元胞包含一散射超穎材料元件陣列。在一實例中，此天線系統中的各散射元件為由一下導體、一介電基材及一上導體所組成之一單元胞之部分，此上導體嵌入一互補式電感性-電容性共振器(「互補式電氣LC」或「CELC」)，此共振器受蝕刻於此上導體內或沉積於其上。如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解的是，CELC背景下之LC意指為電感-電容，與液晶截然不同。

在一項實例中，於該散射元件周圍之間隙中設置一液晶(LC)。液晶乃封裝於各單元胞內，並且使得與一插槽相關聯之下導體、及與其貼片相關聯之上導體分離。液晶具有以包含此液晶之分子的方位為函數之一介電係數，並且此等分子之方位(從而還有此介電係數)可藉由調整跨此液晶之偏壓來控制。在一項實例中，使用此性質，此液晶整合一接通/斷開開關、及介於接通與斷開之間的中間狀態以供自導波傳送能量至此CELC之用。若切換為接通，此CELC發射與一電氣小型偶極天線相似之一電磁波。請注意，本文中的教示並不受限於具有依照與能量傳送有關之一二元方式運作之一液晶。

在一項實例中，此天線系統之饋體幾何形狀容許此等天線元件與波饋體中波的向量呈四十五度(45°)角定位。請注意，可使用其他定位(例如呈40°角)。此等元件之此定位能夠控制由此等元件所接收或傳送/輻射自此等元件之自由空間。在一項實例中，此等天線元件係布置成具有比此天線之運作頻率之一自由空間波長更小的一元件間間距。舉例而言，若每個波長有四個散射元件，則30 GHz傳送天線中的元件大約會是2.5 mm (即30 GHz之10 mm自由空間波長的1/4)。

在一項實例中，這兩組元件彼此垂直，並且若受控制成相同調諧狀態，則同時具有等振幅激發。相對於饋伺波激發將其旋轉+/-45度可一次達成兩所欲特徵。一者旋轉0度而另一者旋轉90度會達到垂直目標，但達不到等振幅激發目標。請注意，如上述從兩側將此天線元件陣列饋伺到單一結構內時，0與90度可用於達成隔離。

出自各單元胞之輻射電量乃使用一控制器藉由對貼片施加一電壓(跨LC通道之電位)來控制。連至各貼片之走線係用於對此補綴天線提供此電壓。此電壓是用於調諧或解調電容，從而還有個別元件之共振頻率以實現波束形成。所需電壓取決於所用的液晶混合物。液晶之電壓調諧特性主要是藉由一臨界電壓來描述，此液晶於此臨界電壓開始受到此電壓影響，於高於此臨界電壓之飽和電壓，此電壓之升高不會造成液晶中出現重大調諧現象。這兩項特性參數會因液晶混合物不同而改變。

在一項實例中，一矩陣驅動係用於對此等貼片施加電壓，以便將各胞元各別驅離所有其他胞元，但各胞元不需具有一單獨連接(直接驅動)。由於元件密度高，此矩陣驅動是個別定址各胞元最有效率的方式。

在一項實例中，此天線系統之控制結構具有2個主要組件：該控制器，其包括用於該天線系統之驅動電子元件，係低於波散射結構，而此矩陣驅動切換矩陣是以不干涉此輻射之一方式散置於此輻射RF陣列各處。在一項實例中，用於此天線系統之驅動電子元件包含商用電視家電中使用的商用現成LCD控制，其對於各散射元件藉由調整送至此元件之一AC偏壓信號之振幅來調整偏壓。

在一項實例中，此控制器亦含有執行軟體之一微處理器。此控制結構亦可將感測器(例如一GPS接收器、一三軸羅盤、一3軸加速計、3軸陀螺儀、3軸磁力計等)併入以對此處理器提供位置與方位資訊。該位置與方位資訊可藉由地面電台中的其他系統予以提供至該處理器，及/或可以不是該天線系統之部分。

更具體而言，該控制器控制哪些元件關閉、及哪些元件開啟、以及操作頻率下之相位與振幅位準。此等元件是藉由電壓施加針對頻率運作予以選擇性解調。

對於傳送，一控制器對此等RF貼片供應一電壓信號陣列以建立一調變、或控制型樣。此控制型樣造成此等元件轉成不同狀態。在一項實例中，使用多狀態控制，其中各個元件開啟及關閉至不同位準，進一步逼近一正弦控制型樣，與一方波截然不同(即一正弦灰色陰影調變型樣)。在一項實例中，有些元件比其他元件輻射更強烈，而不是某些元件輻射而有些不輻射。可變輻射是藉由施加特定電壓位準來達成，其將液晶介電係數調整成不同量，藉此以可變方式解調元件，並且造成一些元件比其他元件有更多輻射。

一聚焦波束藉由超穎材料元件陣列的產生情況可藉由建設性與破壞性干涉之現象來說明。個別電磁波在自由空間遇合時若具有相同相位則加成(建設性干涉)，並且波在自由空間遇合時若相位相反則彼此抵消(破壞性干涉)。若一開槽天線中的插槽係定位成使得各接續插槽係定位於離該導波之激發點一不同距離處，則出自此元件的散射波將會具有一與前一個插槽之散射波不同的相位。若此等插槽相隔一導波長之四分之一，則各插槽將會離前一個插槽四分之一相位延遲散射一波。

使用此陣列，可增加可產生之建設性與破壞性干涉的型樣數量，以使得波束理論上可使用全像術的原理，順著偏離此天線陣列之視軸加或減九十度(90°)的任何方向指向。因此，藉由控制超穎材料單元胞哪些開啟而哪些關閉(亦即，藉由變更哪些胞元開啟及哪些胞元關閉的型樣)，可產生一不同型樣之建設性與破壞性干涉，並且此天線可改變此主波束之方向。將此等單元胞開啟與關閉所需的時間規定此波束可從一位置切換至另一位置所用的速度。

在一項實例中，此天線系統產生用於上行鏈路天線之一條可轉波束、以及用於下行鏈路天線之一條可轉波束。在一項實例中，此天線系統使用超穎材料技術接收波束，並且解碼來自衛星之信號，而且還形成朝向此衛星引導的傳送波束。在一項實例中，相較於運用數位信號處理使波束電氣形成並且轉向之天線系統(例如相位陣列天線)，此等天線系統為類比系統。在一項實例中，此天線系統乃視為一「表面」天線，其外形為平面型並且較低，與習知的衛星碟型接收器比較時尤其明顯。

圖2繪示包括一接地平面245與一可重新組配共振器層230之一列天線元件的一透視圖299。可重新組配共振器層230包括一可調式插槽陣列210。可調式插槽陣列210可被組配用以順著一所欲方向將此天線指向。此等可調式插槽各可藉由改變跨此液晶之一電壓來調諧/調整。

在圖2中，控制模組280係耦合至可重新組配共振器層230以藉由改變跨此液晶之此電壓來調變可調式插槽陣列210。控制模組280可包括一可現場規劃閘陣列(FPGA)、一微處理器、一控制器、系統單晶片(SoC)、或其他處理邏輯。在一項實例中，控制模組280包括用以驅動可調式插槽陣列210之邏輯電路系統(例如多工器)。在一項實例中，控制模組280接收包括關於將一全像繞射型樣驅動到可調式插槽陣列210上之規格的資料。可回應於此天線與一衛星之間的一空間關係而產生此全像繞射型樣，以使得此全像繞射型樣順著適用於通訊的方向將此等下行鏈路波束轉向(並且，若此天線系統進行傳送，則使上行鏈路波束轉向)。各圖中沒有繪示的是，類似於控制模組280之一控制模組可驅動本揭露之圖中所述的各可調式插槽陣列。

射頻(RF)全像術也可使用類比技術來達成，其中一所欲RF波束可在一RF參考波束遭遇一RF全像繞射型樣時產生。以衛星通訊來說明，此參考波束的形式為一饋伺波，例如饋伺波205 (在一些實例中大約為20 GHz)。若要將饋伺波轉換成一輻射波束(目的為傳送或接收)，於此所欲RF波束(此物件波束)與此饋伺波(此參考波束)之間計算一干涉型樣。將此干涉型樣驅動到可調式插槽陣列210上當作一繞射型樣，以使得此饋伺波「轉向」到此所欲RF波束內(具有所欲形狀與方向)。換句話說，遭遇此全像繞射型樣之此饋伺波「重構」此物件波束，其乃根據此通訊系統之設計要求所形成。此全像繞射型樣含有各元件之激發，並且係藉由來計算，其中w_in 為波導中的波方程式，而w_out 為出射波上的波方程式。

圖3繪示一可調式共振器/插槽210之一項實例。可調式插槽210包括一隔膜/插槽212、一輻射貼片211、以及設置於隔膜212與貼片211之間的液晶(LC) 213。在一項實例中，輻射貼片211係與隔膜212共置。

圖4根據一項實例，繪示一實體天線孔徑的一截面圖。此天線孔徑包括接地平面245、以及位在隔膜層233內之一金屬層236，其乃包括於可重新組配共振器層230內。在一項實例中，圖4之天線孔徑包括圖3之複數個可調式共振器/插槽210。隔膜/插槽212乃藉由金屬層236中的開口所界定。一饋伺波205 (諸如圖2之饋伺波)可具有與衛星通訊通道相容之一微波頻率。此饋伺波於接地平面245與共振器層230之間傳播。

可重新組配共振器層230亦包括墊片層232及貼片層231。墊片層232係設置於貼片層231與隔膜層233之間。在一項實例中，一間隔物可取代墊片層232。在一項實例中，隔膜層233可以是一印刷電路板(PCB)，其包括當作金屬層236之一銅層。在一項實例中，隔膜層233為玻璃。隔膜層233可以是其他類型之基材。

可在此銅層中蝕刻開口以形成插槽212。在一項實例中，圖4中隔膜層233係藉由一傳導接合層傳導性耦合至另一結構(例如一波導)。請注意，在一實例中，此隔膜層未藉由一傳導接合層來傳導性耦合，而是與一非傳導性接合層介接。

貼片層231也可以是一PCB，其包括當作輻射貼片211之金屬。在一項實例中，墊片層232包括間隔物239，其提供一機械性間隙器以界定金屬層236與貼片211之間的尺寸。在一項實例中，此等間隔物為75微米，但可以使用其他尺寸(例如3 mm至200 mm)。如上述，在一項實例中，圖4之天線孔徑包括多個可調式共振器/插槽，例如可調式共振器/插槽210包括圖3之貼片211、液晶213、及隔膜212。用於液晶213之腔室係藉由間隔物239、隔膜層233及金屬層236來界定。以液晶填充此腔室時，可將貼片層231層壓到間隔物239上以將液晶密封於共振器層230內。

可調變介於貼片層231與隔膜層233之間的一電壓以調諧介於此貼片與此等插槽(例如可調式共振器/插槽210)之間的間隙中之液晶。調整跨液晶213的電壓會改變插槽(例如可調式共振器/插槽210)之電容。因此，一插槽(例如可調式共振器/插槽210)的電抗可藉由變更此電容來改變。插槽210的共振頻率亦根據方程式而改變，其中f為插槽210的共振頻率，而L與C分別為插槽210的電感與電容。插槽210的共振頻率影響穿過此波導傳播之饋伺波205輻射出去的能量。舉一例來說，若饋伺波205為20 GHz，插槽210的共振頻率可(藉由改變此電容)調整至17 GHz，以使得插槽210實質沒有耦合出自饋伺波205的能量。或者，插槽210的共振頻率可調整至20 GHz，以使得插槽210耦合出自饋伺波205的能量，並且將此能量輻射到自由空間內。雖然上述實例屬於二元(完全輻射或完全不輻射)，憑藉一多值範圍內的電壓變異量，有可能進行插槽210之電抗，從而還有共振頻率的灰階控制。因此，可精細控制各插槽210輻射出去的能量，以使得詳細的全像繞射型樣可藉由此可調式插槽陣列來形成。

在一項實例中，一列中的可調式插槽彼此相隔λ/5。可使用其他類型之間距。在一項實例中，一列中的各可調式插槽與一相鄰列中最靠近的可調式插槽相隔λ/2，而不同列中同方位之可調式插槽因此相隔λ/4，但其他間距是有可能的(例如λ/5、λ/6.3)。在另一實例中，一列中的各可調式插槽與一相鄰列中最靠近的可調式插槽相隔λ/3。

本發明之實例將諸如2014年11月21提出申請之題為「Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna」的美國專利申請案第14/550,178號、以及2015年1月30日提出申請之題為「Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna」的美國專利申請案第14/610,502號中所述的可重新組配超穎材料技術用於滿足市場對於多孔徑的需求。

圖5A至5D針對建立開槽陣列，繪示不同層之一項實例。請注意，在這項實例中，天線陣列具有兩種不同類型之天線元件，其係用於兩種不同類型之頻帶。圖5A根據一項實例，繪示具有與此等插槽相對應之位置的第一隔膜板層之一部分。請參照圖5A，圓圈為隔膜基材底側金屬化中的開放區域/插槽，並且係用於控制元件連至饋體(饋伺波)的耦合。在這項實例中，此層為一任選層，並不是所有設計都有用到。圖5B根據一項實例，繪示含有插槽之第二隔膜板層之一部分。圖5C根據一項實例，繪示第二隔膜板層之一部分上方之貼片。圖5D根據一項實例，繪示開槽陣列之一部分的一俯視圖。

圖6A繪示一圓柱形饋伺天線結構之一項實例的一側視圖。該天線使用一雙層饋體結構(即一饋體結構之兩層)來產生一向內行進波。在一項實例中，該天線包括一圓形外狀，但這並非必要。也就是說，可使用非圓形向內行進結構。在一項實例中，圖6A中之天線結構包括圖1之同軸饋體。

請參照圖6A，一同軸插銷601係用於激發天線之下階上的場域。在一項實例中，同軸插銷601為輕易可得之一50Ω同軸插銷。同軸插銷601係耦合(例如螺栓連接)至天線結構之底端，其為傳導性接地平面602。

與傳導性接地平面602分開的是填隙式導體603，其為一內部導體。在一項實例中，傳導性接地平面602與填隙式導體603彼此平行。在一項實例中，接地平面602與填隙式導體603之間的距離為0.1”至0.15”。在另一實例中，此距離可以是λ/2，其中λ為操作頻率下行進波之波長。

接地平面602經由一間隔物604與填隙式導體603分開。在一項實例中，間隔物604為一似泡沫或空氣之間隔物。在一項實例中，間隔物604包含一塑膠間隔物。

位在填隙式導體603頂端上的是介電層605。在一項實例中，介電層605為塑膠。圖5繪示內有一饋伺波射入之一介電材料之一實例。介電層605之用途是用來減緩行進波相對於自由空間之速度。在一項實例中，介電層605使行進波相對於自由空間減緩30%。在一項實例中，適用於波束形成之折射率範圍是1.2至1.8，其中自由空間依照定義具有等於1之一折射率。可將舉例如塑膠之其他介電間隔物材料用於達成此功效。請注意，有別於塑膠之材料只要達到所欲波速減緩功效都可予以使用。替代地，具有分散式結構之一材料可當作介電質605使用，舉例如可加工或微影界定之週期性亞波長金屬性結構。

一RF陣列606位在介電質605頂端上。在一項實例中，填隙式導體603與RF陣列606之間的距離為0.1”至0.15”。在另一實例中，此距離可以是λ_eff /2，其中λ_eff 為設計頻率下介質中之有效波長。

天線包括側邊607與608。側邊607與608的夾角造成出自同軸插銷601之一行進波饋體自填隙式導體603 (間隔層)下面之區域傳播至填隙式導體603 (介電層)上面之區域。在一項實例中，側邊607與608之夾角為45°角。在一替代實例中，側邊607與608可用一連續半徑來替換以達成反射。儘管圖6A展示具有45度夾角之有夾角之側邊，仍可使用完成自下階饋體至上階饋體之信號傳輸的其他夾角。也就是說，假定下饋體中之有效波長與在上饋體中大致將會不同，可使用與理想45°角之某偏差來輔助自下至上饋體階之傳輸。

運作時，當從同軸插銷601饋入一饋伺波時，波在介於接地平面602與填隙式導體603之間的區域中自同軸插銷601起採向外同心方位行進。同心出射波受側邊607與608反射，並且在介於填隙式導體603與RF陣列606之間的區域中向內行進。起於圓形周邊之邊緣的反射造成波維持同相(亦即其為一同相反射)。行進波藉由介電層605減緩。於此時點，行進波開始與RF陣列606中之元件互動及激發以取得所欲散射。

若要終止行進波，天線中在天線之幾何中心處包括一終端609。在一項實例中，終端609包含一插銷終端(例如一50Ω插銷)。在另一實例中，終端609包含終止未用能量之一RF吸收器，以防止該未用能量透過天線之饋體結構反射回去。這些可在RF陣列606頂端處予以使用。

圖6B繪示具有一出射波之天線系統的另一實例。請參照圖6B，兩個接地平面610與611彼此與介於接地平面610與611之間的一介電層612 (例如一塑膠層等)實質平行。RF吸收器613與614 (例如電阻器)將這兩個接地平面610與611耦合在一起。一同軸插銷615 (例如50Ω)饋伺此天線。一RF陣列616位在介電層612頂端上。

運作時，一饋伺波係穿過同軸插銷615來饋伺，以及同心向外行進，並且與RF陣列616之元件互動。

圖6A與6B之兩天線中之圓柱形饋體改善天線之服務角。在一項實例中，此天線系統具有順著所有方向偏離視軸七十五度(75°)的服務角，而不是加或減四十五度方位角(±45° Az)、以及加或減二十五度仰角(±25° El)的服務角。正如包含許多個別輻射器的任何波束形成天線，總體天線增益取決於本身具有角度相依性之構成元件的增益。使用共同輻射元件時，總體天線增益典型為隨著波束偏離視軸指向而降低。偏離視軸75度時，期望的顯著增益衰減為約6 dB。

具有一圓柱形饋體之天線之實例解決一或多個問題。這些包括相較於以一集體分壓器網路(corporate divider network)饋伺之天線大幅簡化饋體結構，並且因此減少全體需要的天線與天線饋體體積；利用更粗調之控制(延伸所有方式至單純的二進位控制)藉由維持高波束效能降低對製造與控制誤差之靈敏度；相較於直線饋體給予一更有助益的旁瓣圖型，因為圓柱形導向饋伺波在遠場中導致空間分集之旁瓣；以及容許極化呈現動態，包括容許左旋圓形、右旋圓形、及線性極化，但不需要一極化器。波散射元件陣列

圖6A之RF陣列606及圖6B之RF陣列616包括一波散射子系統，其包括當作輻射器之一組補綴天線(即散射體)。此組補綴天線包含一散射超穎材料元件陣列。

在一實例中，此天線系統中的各散射元件為由一下導體、一介電基材及一上導體所組成之一單元胞之部分，此上導體嵌入一互補式電感性-電容性共振器(「互補式電氣LC」或「CELC」)，此共振器受蝕刻於此上導體內或沉積於其上。

在一項實例中，於該散射元件周圍之間隙中注入一液晶(LC)。液晶乃封裝於各單元胞內，並且使得與一插槽相關聯之下導體、及與其貼片相關聯之上導體分離。液晶具有以包含此液晶之分子的方位為函數之一介電係數，並且此等分子之方位(從而還有此介電係數)可藉由調整跨此液晶之偏壓來控制。使用此性質，此液晶當作一接通/斷開開關以供自導波傳送能量至此CELC之用。若切換為接通，此CELC發射與一電氣小型偶極天線相似之一電磁波。

控制此LC的厚度會提升波束切換速度。下與上導體之間的間隙(液晶的厚度)縮減百分之五十(50%)導致速度提升四倍。在另一實例中，此液晶的厚度導致大約十四毫秒(14 ms)的一波束切換速度。在一項實例中，此LC是以所屬技術領域中眾所周知之一方式來摻雜以改善響應度，因此可符合一七毫秒(7 ms)要求。

CELC元件對平行於CELC元件之平面且垂直於CELC間隙補體所施加之一磁場作出回應。對超穎材料散射單元胞中之液晶施加一電壓時，導波之磁場組件誘發CELC之一激磁，其進而如該導波在相同頻率內產生一電磁波。

可在導波之向量上藉由CELC之定位來選擇由單一CELC所產生之電磁波的相位。各胞元產生與平行於CELC之導波同相之一波。因為CELC小於波長，輸出波因為在CELC下方通過，具有與導波之相位相同之相位。

在一項實例中，此天線系統之圓柱形饋體幾何形狀容許此等CELC元件與波饋體中波的向量呈四十五度(45°)角定位。此等元件之此定位能夠控制產生自此等元件或由其所接收之自由空間波的極化。在一項實例中，此等CELC係布置成具有比此天線之運作頻率之一自由空間波長更小的一元件間間距。舉例而言，若每個波長有四個散射元件，則30 GHz傳送天線中的元件大約會是2.5 mm (即30 GHz之10 mm自由空間波長的1/4)。

在一項實例中，此等CELC是用包括一貼片之補綴天線來實施，該貼片與液晶共置於一插槽上方，該液晶介於這兩者之間。在這方面，超穎材料天線作用像是一開槽(散射)波導。憑藉一開槽波導，輸出波之相位取決於插槽與導波相關之位置。胞元置放

在一項實例中，依照容許系統性矩陣驅動電路之一方式在圓柱形饋體天線孔徑上置放天線元件。胞元之置放包括針對矩陣驅動置放電晶體。圖17繪示相對天線元件置放矩陣驅動電路系統之一項實例。請參照圖17，列控制器1701乃分別經由列選擇信號Row1及Row2耦合至電晶體1711及1712，並且行控制器1702乃經由行選擇信號Column1耦合至電晶體1711及1712。電晶體1711亦經由對貼片1731之連接耦合至天線元件1721，而電晶體1712則經由對貼片1732之連接耦合至天線元件1722。

在非規則網格中置放有單元胞之圓柱形饋體天線上落實矩陣驅動電路系統之初始作法中，進行兩個步驟。在第一步驟中，將胞元置放於同心環上，以及將各該胞元連接至一電晶體，其乃置放於胞元旁邊、並且當作用以單獨驅動各胞元之一開關。在第二步驟中，建置矩陣驅動電路系統，以便視矩陣驅動作法所需，將每個電晶體與一唯一位址連接。因為矩陣驅動電路是由列與行走線(類似於LCD)所建置，但胞元乃置放於環體上，因此沒有用以對各電晶體指定一唯一位址之系統性方式。此映射問題導致用以涵蓋所有電晶體之電路系統非常複雜，並且導致用以完成路由安排之實體走線數量顯著增加。由於胞元密度高，那些走線因耦合效應而干擾天線之RF效能。同樣地，由於走線複雜度及高填裝密度的關係，走線之路由安排無法藉由市售布局工具來完成。

在一項實例中，置放胞元與電晶體之前，先預定義矩陣驅動電路系統。這確保驅動所有胞元所需之走線數量最少，各胞元具有一唯一位址。此策略降低驅動電路系統之複雜度，並且簡化路由安排，其隨後改善天線之RF效能。

更具體而言，在一種作法中，於第一步驟中，胞元乃置放於由描述各胞元唯一位址之諸列與諸行所組成之一規則矩形網格上。在第二步驟中，將胞元分組並且轉換成同心圓，同時維持其對該等列與行之位址及連接，如第一步驟中所定義。此轉換之一目標不僅是要將胞元放到環體上，還要使諸胞元之間的距離、及諸環體之間的距離在整體孔徑上方保持固定。為了完成此目標，有數種用以將胞元分組之方式。

圖7展示將胞元分組以形成同心正方形(矩形)之一實例。請參照圖7，諸列與諸行之網格700上展示正方形701至703。請注意，這些為正方形之實例，而且並非所有該等正方形都用以在圖7之右側建立胞元置放。諸如正方形701至703等各該正方形接著透過數學保形映射程序轉換成環體，諸如天線元件之環體711至713。舉例而言，外環體711為左邊外正方形701之轉換。

胞元之密度在轉換後乃藉由前一個正方形與下一個更大正方形含有之胞元數量所判定。在一項實例中，使用正方形導致附加天線元件之數量ΔN為下一個更大正方形上之8個附加胞元。在一項實例中，此數量對於整體孔徑是固定的。在一項實例中，cellpitch1 (CP1：環體對環體距離)與cellpitch2 (CP2：沿著環體之胞元對胞元距離)之比率係由下式給定：因此，CP2為CP1之一函數(反之亦然)。用於圖7中之實例之cellpitch比率接著為其意味著CP1大於CP2。

在一項實例中，若要進行轉換，選擇各正方形上之一起點，諸如正方形701上之起點721，並且將與該起點相關聯之天線元件置放在其對應環體之一位置上，諸如環體711上之起點731。舉例而言，x軸或y軸可當作起點使用。之後，選擇正方形上自起點在一個方向(順時針或逆時針)前進之下一個元件，並且置放於該環體上下一個位置上之元件在該正方形中使用之相同方向前行。重複此程序，直到所有天線元件之位置在環體上都已有指定位置為止。針對所有正方形，重複這整體正方形對環體轉換程序。

然而，根據分析研究及路由安排限制條件，較佳為應用比CP1更大之一CP2。若要達成此目標，使用圖8所示之一第二策略。請參照圖8，相對網格800，初始將胞元分組成八角形，諸如八角形801至803。藉由將胞元分組成八角形，附加天線元件之數量ΔN等於4，其給予一比率。其導致CP2＞CP1。

根據圖8之胞元置放用之自八角形至同心環之轉換可採用與以上對照圖7藉由初始選擇一起點所述之相同方式來進行。

請注意，對照圖7及8所揭示之胞元置放具有若干特徵。這些特徵包括： 1)整體孔徑上方的固定CP1/CP2 (請注意，在一項實例中，孔徑上方實質固定(例如固定為90%)之一天線仍將作用)； 2)CP2為CP1之一函數； 3)隨著離置中天線饋體之環體距離增大，每個環體之天線元件數量固定增加； 4)所有胞元都連接至矩陣之列與行； 5)所有胞元都具有唯一位址； 6)胞元乃置放於同心環上；以及 7)有旋轉對稱性，原因在於四個象限等同，並且可旋轉一1/4楔形以建置出陣列。這有益於分段。

在其他實例中，儘管給定兩種形狀，仍可使用其他形狀。其他增量也是有可能的(例如6增量)。

圖9展示一小孔徑之一實例，其包括隔膜及矩陣驅動電路系統。列走線901與行走線902分別代表列連接與行連接。這些線路描述矩陣驅動網路，並且非實體走線(因為實體走線可能必須在天線元件、或其部分周圍被路由安排)。各對隔膜旁之正方形為一電晶體。

圖9亦針對使用雙電晶體，展示胞元置放技巧之可能，其中各組件驅動一PCB陣列中之兩個胞元。在這種狀況中，一分立裝置封裝體含有兩個電晶體，並且各電晶體驅動一個胞元。

在一項實例中，一TFT封裝體乃用於在矩陣驅動中實現置放與唯一定址。圖18繪示一TFT封裝體之一項實例。請參照圖18，所示為具有輸入與輸出埠之一TFT及一保持電容器1803。有兩個連接至走線1801之輸入埠、兩個連接至走線1802之輸出埠，用以使用列與行將該等TFT連接在一起。在一項實例中，列與行走線交叉90°角以使該等列與行走線之間的耦合降低，並且可能降到最低。在一項實例中，列與行走線乃位在不同層上。

圖7至9所示之所提出之胞元置放的另一重要特徵在於布置圖為一重複圖型，其中布置圖之各四分之一彼此相同。這容許陣列之子區段在中央天線饋體之位置周圍呈重複旋轉樣，其進而容許孔徑分段成子孔徑。這有助於製作天線孔徑。

在另一實例中，圓柱形饋體天線上之矩陣驅動電路系統與胞元置放是採用一不同方式來完成。若要落實圓柱形饋體天線上之矩陣驅動電路系統，一布置圖乃藉由重複陣列旋轉樣之一子區段來落實。這項實例亦容許改變可用於照明窄縮之胞元密度以改善RF效能。

在這種替代作法中，圓柱形饋體天線孔徑上胞元與電晶體之置放乃基於藉由螺旋狀走線所形成之一格子。圖10展示此類諸如依照順時針方向撓曲之螺旋1001至1003等格狀順時針螺旋、及諸如依照一順時針、或相反方向撓曲之螺旋1011至1013等螺旋之一實例。螺旋之不同方位導致順時針與逆時針螺旋之間的交截。所產生之格子提供藉由一逆時針走線與一順時針走線之交截所給定之一唯一位址，並且因此可當作一矩陣驅動格使用。再者，可在同心環上將該等交截分組，其對於圓柱形饋體天線之RF效能至關重要。

與上述用於圓柱形饋體天線孔徑上胞元置放之作法不同的是，以上涉及圖10所論述之作法提供一非均勻胞元分布。如圖10所示，該等胞元之間的距離隨著同心環之半徑增大而增大。在一項實例中，改變密度乃當作用以針對天線陣列在控制器之控制下合併一照明窄縮之一方法使用。

由於胞元之尺寸、及該等胞元之間針對走線需要的空間，胞元密度不可超出某一數字。在一項實例中，基於操作頻率，距離為财/5。如上述，可使用其他距離。為了避免靠近中心出現填佈過度之密度，或換句話說，為了避免靠近邊緣填佈不足，可隨著接續之同心環半徑增大，對初始螺旋新增附加螺旋。圖11展示使用附加螺旋達到一更均勻密度之胞元置放之一實例。請參照圖11，隨著接續之同心環半徑增大，對諸如螺旋1102之初始螺旋新增諸如附加螺旋1101之附加螺旋。根據分析模擬，這種作法提供一RF效能，其使得一整體均勻胞元分布之效能收斂。在一項實例中，此設計提供一更好的旁瓣行為，因為元件密度比上述一些實例窄縮。

針對胞元置放使用螺旋之另一優點為旋轉對稱性及可重複圖型，其可簡化路由安排工作量，並且降低製作成本。圖12繪示一重複填充整體孔徑之所選擇螺旋圖型。

在一項實例中，對照圖10至12所揭示之胞元置放具有若干特徵。這些特徵包括： 1)CP1/CP2不在整體孔徑上方； 2)CP2為CP1之一函數； 3)隨著離置中天線饋體之環體距離增大，每個環體之天線元件數量沒有增加； 4)所有胞元都連接至矩陣之列與行； 5)所有胞元都具有唯一位址； 6)胞元乃置放於同心環上；以及 7)有旋轉對稱性(如上述)。因此，以上搭配圖10至12所述之胞元置放實例與以上搭配圖7至9所述之胞元置放實例具有許多類似特徵。孔徑分段

在一項實例中，天線孔徑乃藉由將多個天線元件部段組合在一起所建立。這需要將天線元件陣列分段，而且該分段理想上需要天線之一可重複使用空間圖型。在一項實例中，出現一圓柱形饋體天線陣列之分段，使得天線使用空間未依照一直線與直列方式提供一可重複圖型，原因在於各輻射元件之旋轉角度不同。本文中所揭示之分段作法之一個目標在於不用損及天線之輻射效能也可提供分段。

儘管本文中所述之分段技巧聚焦於以矩形形狀改善工業標準基材之表面利用性，並且可能使該表面利用性達到最大，此分段作法仍不受限於此類基材形狀。

在一項實例中，採用四個部段之組合落實內有天線元件置放於同心及閉接環上之一圖型的一方式，來進行一圓柱形饋體天線之分段。這項態樣對維持RF效能具有重要性。再者，在一項實例中，各部段需要一單獨矩陣驅動電路系統。

圖13繪示一圓柱形饋體孔徑分段成諸象限。請參照圖13，部段1301至1304為被組合以建置一圓形天線孔徑之等同象限。組合部段1301至1304時，在環體之形成同心與閉接環之部分中置放位在各部段1301至1304上之天線元件。若要組合部段，將部段掛接或層壓至一載體。在另一實例中，部段之重疊邊緣乃用於將其組合在一起。在這種狀況中，在一項實例中，跨邊緣建立一傳導接合以防止RF洩漏。請注意，元件類型不受分段影響。

透過圖13所示的這種分段方法，部段1301至1304之間的接縫在中心處遇合，並且自中心徑向延至天線孔徑之邊緣。由於圓柱形饋體之所產生電流徑向傳播，並且一徑向接縫對該傳播之波有一低寄生影響，這種組態是有助益的。

如圖13所示，用於落實一孔徑的也可以是矩形基材，其為LCD產業中之一標準。圖14A及14B繪示圖13之單一部段具有所應用矩陣驅動格的情況。矩陣驅動格對各電晶體指定一唯一位址。請參照圖14A及14B，行連接器1401與列連接器1402乃耦合至驅動格線路。圖14B亦展示耦合至格線路之隔膜。

如圖13所示，若使用一非正方形基材，則無法填佈基材表面之一更大面積。為了以更有效率的方式使用一非正方形基材上之可用表面，在另一實例中，部段位在矩形板材上，但針對天線陣列之分段部分，利用更多的板材空間。圖15展示此一實例之一項實例。請參照圖15，天線孔徑是藉由組合部段1501至1504所建立，其包含內有包括一部分該天線陣列之基材(或板材)。儘管各部段不代表一圓象限，四個部段1501至1504之組合仍使上有置放元件之環體閉接。也就是說，組合部段1501至1504時，在環體之形成同心與閉接環之部分中置放位在各部段1501至1504上之天線元件。在一項實例中，基材是採用一滑磗方式所組合，以使得非正方形板材較長之側邊引進一矩形開放區域1505。開放區域1505為天線中定位及包括置中天線饋體的地方。

天線饋體因饋體來自底端而在開放區域存在時耦合至部段之其餘部分，並且可藉由一件金屬來閉接開放區域以防止輻射自開放區域發出。亦可使用一終端插銷。

採用此方式使用基材容許以更有效率的方式使用可用表面積，並且導致一孔徑直徑增大。

類似於圖13、14A及14B所示之實例，這項實例容許使用一胞元置放策略來取得一矩陣驅動格，以涵蓋具有一唯一位址之各胞元。圖16A及16B繪示圖15之單一部段具有所應用矩陣驅動格的情況。矩陣驅動格對各電晶體指定一唯一位址。請參照圖16A及16B，行連接器1601與列連接器1602乃耦合至驅動格線路。圖16B亦展示隔膜。

對於上述兩種作法，胞元置放可基於一最近揭示之作法來進行，其容許在一系統性與預定義格子中產生矩陣驅動電路系統，如上述。

儘管以上將天線陣列分段成四個部段，這仍非為必要條件。陣列可區分成奇數個部段，舉例如三個部段或五個部段。圖19A及19B繪示具有奇數部段之一天線孔徑之一項實例。請參照圖19A，有部段1901至1903這三個部段未組合。請參照圖19B，部段1901至1903這三個部段組合時，形成天線孔徑。這些布置結構並無助益，因為所有部段之接縫並非總是依照一直線穿過孔徑。然而，其的確減輕旁瓣。

儘管本發明之許多更改與修改對於所屬技術領域中具有通常知識者在閱讀完前述說明後將無庸置疑地變為顯而易見，仍要瞭解的是，以例示方式展示並且說明之任何特定實例絕非意欲視為限制。因此，對各種實例之細節的參照非意欲用來限制申請專利範圍的範疇，請求項本身僅詳述對本發明視為具有重要性的那些特徵。

100‧‧‧FSST

101-A、101-B‧‧‧支桿

102‧‧‧測試器架框

103‧‧‧分析器

104‧‧‧TFT控制器

105-A、105-B‧‧‧喇叭天線

107‧‧‧IC晶片

108‧‧‧TFT部段

109-A、109-B‧‧‧天線平台

110‧‧‧電腦

111‧‧‧TFT平台

120‧‧‧例示性操作

122~128‧‧‧操作

205‧‧‧饋伺波

210‧‧‧可調式插槽

211‧‧‧輻射貼片

212‧‧‧隔膜

213‧‧‧液晶

230‧‧‧可重新組配共振器層

231‧‧‧貼片層

232‧‧‧墊片層

233‧‧‧隔膜層

236‧‧‧金屬層

239、604‧‧‧間隔物

245、610、611‧‧‧接地平面

280‧‧‧控制模組

299‧‧‧透視圖

601、615‧‧‧同軸插銷

602‧‧‧傳導性接地平面

603‧‧‧填隙式導體

605、612‧‧‧介電層

606、616‧‧‧RF陣列

607、608‧‧‧側邊

609‧‧‧終端

613、614‧‧‧RF吸收器

700、800‧‧‧網格

701~703‧‧‧正方形

711~713‧‧‧環體

721、731‧‧‧起點

801~803‧‧‧八角形

901‧‧‧列走線

902‧‧‧行走線

1001~1003、1011~1013、1101~1102‧‧‧螺旋

1301~1304、1501~1504、1901~1903‧‧‧部段

1401、1601‧‧‧行連接器

1402、1602‧‧‧列連接器

1505‧‧‧矩形開放區域

1701‧‧‧列控制器

1702‧‧‧行控制器

1711、1712‧‧‧電晶體

1721、1722‧‧‧天線元件

1731、1732‧‧‧貼片

1801、1802‧‧‧走線

1803‧‧‧保持電容器

經由下文提供的詳細說明且經由各項實例的附圖及實例將會更完整理解本發明，然而，其不應該拿來將本發明限制於特定實例及實例，而應該只是用於解釋與理解。

圖1A繪示一例示性自由空間部段測試器(FSST)。

圖1B繪示圖1A之FSST之組件的一例示性方塊圖。

圖1C針對操作圖1A與1B之FSST，繪示一例示性操作。

圖1D繪示一同軸饋體之一項實例的一俯視圖，其乃用於提供一柱面波饋體。

圖1E繪示根據一項實例在圓柱形饋伺天線之一輸入饋體周圍之同心環中置放有一或多個天線元件陣列之一孔徑。

圖2根據一項實例，繪示包括一接地平面與一可重新組配共振器層之一列天線元件的一透視圖。

圖3繪示一可調式共振器/插槽之一項實例。

圖4繪示一實體天線孔徑之一項實例的一截面圖。

圖5A至5D針對建立開槽陣列，繪示不同層之一項實例。

圖6A繪示一圓柱形饋伺天線結構之一項實例的一側視圖。

圖6B繪示天線系統之另一實例，其具有產生一出射波之一圓柱形饋體。

圖7展示將胞元分組以形成同心正方形(矩形)之一實例。

圖8展示將胞元分組以形成同心八角形之一實例。

圖9展示一小孔徑之一實例，其包括隔膜及矩陣驅動電路系統。

圖10展示用於胞元置放之格狀螺旋之一實例。

圖11展示使用附加螺旋達到一更均勻密度之胞元置放之一實例。

圖12根據一項實例，繪示一重複填充整體孔徑之所選擇螺旋圖型。

圖13根據一項實例，繪示一圓柱形饋體孔徑分段成諸象限之一項實施例。

圖14A及14B根據一項實例，繪示圖13之單一部段具有所應用矩陣驅動格的情況。

圖15繪示一圓柱形饋體孔徑分段成諸象限之另一實例。

圖16A及16B繪示圖15之單一部段具有所應用矩陣驅動格的情況。

圖17繪示相對天線元件置放矩陣驅動電路系統之一項實例。

圖18繪示一TFT封裝體之一項實例。

圖19A及19B繪示具有奇數部段之一天線孔徑之一項實例。

Claims

一種用於天線測試之設備，其包含：一架框，其具有用以支撐一平板天線之一薄膜電晶體(TFT)部段的一平台，而微波能量於測試期間在該TFT部段處且經由該TFT部段被傳送；一分析器，其用以測量與經由該TFT部段傳送之該微波能量相關聯、或與在該TFT部段處傳送之該微波能量相關聯之該TFT部段之一特性；以及一電腦，其耦合至控制器與分析器，用以基於由該分析器所測得之該特性來校準該TFT部段。
如請求項1之設備，其中該分析器係用來測量包括針對該TFT部段在一第一或第二喇叭天線處之一微波頻率響應之特性。
如請求項2之設備，其中該分析器係以來自該控制器之一命令信號刺激為函數或在沒有來自該控制器之一命令信號刺激的情況下，測量該第一喇叭天線或該第二喇叭天線處之一微波頻率響應。
如請求項3之設備，其中該分析器係用來測量針對該TFT部段在該第二喇叭天線處之一傳輸響應、及在該第一喇叭天線處之一反射響應。
如請求項4之設備，其更包含：一控制器，其耦合至該TFT部段，用以對該TFT部段提供至少一個刺激或條件；且其中該電腦係可操作來基於一或多個刺激而針對該TFT部段校準該微波頻率響應、傳輸響應、或反射響應中之至少一者。
如請求項5之設備，其中該電腦係用來針對該TFT部段特性化該微波頻率響應、傳輸響應、或反射響應特性。
如請求項1之設備，其中該條件包括一環境條件。
如請求項1之設備，其中若該TFT部段所測得之該特性指出該TFT部段為可接受的，則該TFT部段被用於整合到一平板天線內。
一種用於天線測試之方法，其包含：對一平板天線之一薄膜電晶體(TFT)部段施加微波能量；測量與經由該TFT部段傳送之該微波能量相關聯、或與在該TFT部段處傳送之該微波能量相關聯的該TFT部段之一特性；以及基於所測得之該特性來校準該TFT部段。
如請求項9之方法，其更包含測量針對該TFT部段之傳輸或反射係數。
如請求項10之方法，其中該等傳輸或反射係數係以送至該TFT部段之微波能量頻率或一命令信號為函數來測量。
如請求項10之方法，其中該等係數包括相位與振幅值。
如請求項11之方法，其更包含校準該等傳輸或反射係數。
如請求項11之方法，其更包含改變送至該TFT部段之該命令信號，並且在改變該命令信號之後測量經傳送或反射的該微波能量。
如請求項9之方法，其更包含使用經傳送或反射之該微波能量來測量該TFT部段之微波能量頻率響應。
如請求項15之方法，其更包含基於所測得之該TFT部段之該微波能量響應來偵檢該TFT部段是否為可接受的。
如請求項16之方法，其更包含若該TFT部段經判定用來裝配到一平板天線內為可接受的，則使用該TFT部段。
如請求項15之方法，其更包含校準所測得之該微波能量頻率響應。