[发明专利]超材料阵列天线的驱动方法

说明书

本发明提供了一种超材料阵列天线的驱动方法，该方法通过一维或两维电压驱动，实现对超材料阵列天线单元的电压控制，电压控制的方式包括对天线阵列单元的充放电，以及对阵列单元驱动电压大小和极性的控制，在每一个天线阵列单元中连接一个存储器，实现对天线面板阵列单元驱动电压的保持，对天线面板驱动功耗的降低，以及对天线阵列单元的电压极性翻转的控制，本发明通过多种方式实现了对超材料阵列天线的驱动，涵盖了多种可行的技术方案，形成了具有不同结构的超材料阵列天线装置及相应的驱动方法。

技术领域

本发明涉及超材料阵列天线领域，尤其涉及一种超材料阵列天线的驱动方法。

背景技术

具有阵列结构的超材料天线，通过把每一个阵列单元（阵元）的辐射场在特定方向上的干涉叠加，实现波束的合成与扫描。为了使每个阵元的辐射场在特定方向上满足干涉叠加条件，需要精确控制阵列天线中，每一个阵元的辐射场在特定方向上的相位或幅度。每一个阵元的辐射场在特定方向上的相位或幅度是由每一个阵元的状态决定的。

对于超材料阵列天线中，每一个阵元状态的有效控制，需要一个完整的天线驱动系统和驱动方法。这可以通过印刷电路板（PCB）配合相应的集成电路芯片（IC）来完成。对于阵列单元数较多的天线面板，也可以采用类似平板显示领域所采用的二维驱动技术，结合相应的薄膜晶体管电路进行驱动。然而，与平板显示领域的液晶像素单元相比，超材料阵列天线单元及面板结构有很多特殊之处。例如，超材料阵列天线单元数可能会小于显示面板的像素单元个数。因此，与天线单元的电极相连接的引线的数量也会相对的减少。此外，由于考虑电磁辐射的影响，这些引线的走线方式，相对于液晶显示面板也会有所不同。这就需要特定的连接方式与驱动方法来配合相应的引线连接。此外，超材料天线阵元需要的驱动电压大于平板显示领域液晶像素所需要的驱动电压，这就需要针对这种特殊要求选择特定的驱动方法。对于整个超材料天线面板来说，每一个阵元所需要的大的驱动电压，会在一定程度上增加面板的功耗。因此需要在对超材料阵列天线的驱动过程中，采取相应的方法降低功耗。对于采用液晶，或类似的电介质材料形成的，具有类似平行板电容结构的阵列单元，由于液晶及电介质材料特性的影响，需要对每一个阵列单元，在一定频率下进行极性翻转。

另外，随着薄膜晶体管（TFT）工艺技术的不断进步，目前的生产工艺可以实现将具有特定功能的一些TFT电路，直接制造在玻璃基板上。这一方面可以在一定程度上降低天线的制造成本。另一方面，这种技术可以在一定程度上减小驱动电路对天线面板空间的占用率。因此，电路中TFT的数量越少，电路的结构越简单。天线面板的空间利用率，以及产品的良率就可能会进一步提高。更为重要的是，薄膜晶体管的制造工艺可以在一定程度上和某些二维相控阵天线的制造工艺兼容。增大了天线量产的可能性和可操作性。

发明内容

本发明提供了一种超材料阵列天线的驱动方法，以解决上述技术问题中提到的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：超材料阵列天线的驱动方法，该方法通过一维或两维电压驱动，实现对超材料阵列天线单元的电压控制，电压控制的方式包括对天线阵列单元的充放电，以及对阵列单元驱动电压大小和极性的控制，在每一个天线阵列单元中连接一个存储器，实现对天线面板阵列单元驱动电压的保持，对天线面板驱动功耗的降低，以及对天线阵列单元的电压极性翻转的控制。

进一步的，通过一维或两维电压驱动控制超材料阵列天线单元，具体包括以下方法：

（1）一种实现二维低功耗驱动的阵列结构、驱动方法驱动系统及天线装置；

（2）一种实现一维低功耗驱动的阵列结构、驱动方法、驱动系统及天线装置；

（3）一种一维驱动的阵列结构、驱动方法、驱动系统及天线装置。