[发明专利]超材料阵列天线单元的电压保持方式与保持电路

说明书

本发明提供了一种超材料阵列天线单元的电压保持方式与保持电路，通过不同结构的电压保持电路和不同的信号加载方式，实现对超材料阵列天线单元的电压驱动和以及状态保持与切换，所述电压驱动的方式包括对阵列天线单元的充放电，以及对阵列单元驱动电压大小和极性的控制，通过在每一个天线阵列单元中设计电压保持电路，搭配相应的电压信号加载方式，实现对天线面板阵列单元驱动电压的加载和保持，对阵列天线波束指向的控制，对天线面板驱动功耗的降低，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天线阵列，天线装置及相应的驱动方法。

技术领域

本发明涉及涉及天线及微电子与固体电子学领域，具体为材料阵列天线单元的电压保持方式与保持电路。

背景技术

超材料阵列天线的合成波束，是通过把每一个阵列单元（阵元），在特定状态下的辐射场干涉叠加实现的。阵元状态的变化，对应合成波束的扫描。每个阵元的辐射状态的变化与保持，与阵元上加载的电压信号密切相关。当天线的波束要实现扫描时，需要对天线阵元上的电压大小进行调节。当天线的波束一直指向某个特定方向的时候，每个阵元上的电压大小需要被保持。

在传统的液晶显示领域，液晶电容的保持时通过一个与液晶电容并联的，更大的保持电容来实现的。然而，对于包括液晶天线在内的超材料天线，天线阵元的电容非常大。如果单纯地靠一个保持电容来实现阵元电压的保持存在一些问题。首先，较大的保持电容会在天线阵列中占据较大的布线空间，使得天线阵元的面密度减小。其次，较大的保持电容的电极，会对邻近天线阵元的辐射场产生影响。第三，较大的保持电容与阵元电容并联，会使得阵元电容的充放电时间增加，从而增大驱动电压信号的延迟，降低天线波束切换的速度。所以阵元电容上电压信号的加载与保持，需要通过特定的方法和电路来实现。

此外，为了和液晶显示面板的制造工艺相兼容，以及薄膜晶体管（TFT）制造工艺技术的不断进步，天线阵元的电压加载和保持电路可以通过TFT电路来实现。TFT电路直接通过薄膜工艺制造在天线基板上。这可以在一定程度上降低天线的制造成本。

发明内容

本发明提供一种材料阵列天线单元的电压保持方式与保持电路，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：超材料阵列天线单元的电压保持方式与保持电路，通过不同结构的电压保持电路和不同的信号加载方式，实现对超材料阵列天线单元的电压驱动和以及状态保持与切换，所述电压驱动的方式包括对阵列天线单元的充放电，以及对阵列单元驱动电压大小和极性的控制，通过在每一个天线阵列单元中设计电压保持电路，搭配相应的电压信号加载方式，实现对天线面板阵列单元驱动电压的加载和保持，对阵列天线波束指向的控制，对天线面板驱动功耗的降低。

优选的，对于超材料阵列天线正，阵元电容上，驱动电压的加载与保持方式，可以通过如下三种方式，或包含有如下三种方式中的一种或多种方式实现:

（1）通过在B点加载固定大小的电压，使开关器件保持在某一状态，A点的驱动电压信号通过开关器件持续加载到阵元电容上，阵列天线波束扫描时，对应的阵元电容上驱动电压大小的变化，通过调节A点加载的电压信号的大小实现；

（2）通过在A点加载固定大小的电压，同时调节B点电压的大下，使开关器件工作在不同的状态，阵元的驱动电压信号通过开关器件持续加载到阵元电容上，阵列天线波束扫描时，对应的阵元电容上驱动电压大小的变化，通过调节B点加载的电压信号的大小并保持实现；

（3）通过在C点，或D点，或C点和D点之间加载并保持特定大小的电压。阵元的驱动电压信号通过开关器件持续加载到阵元电容上以后，在C点，或D点，或C点和D点之间加载着的对应大小的电压实现了对阵元驱动电压的保持。阵列天线波束扫描时，对应的阵元电容上驱动电压大小的变化，在C点，或D点，或C点和D点之间的电压也要发生相应的变化。

优选的，包括一种对超材料阵列天线单元的电压进行直接充电保持的电路结构包含两个晶体管。