TWI677134B - 與光伏電池整合之天線 - Google Patents

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Ryan STEVENSON
內森 康德茲
Nathan Kundtz
史蒂芬 里恩
Steven LINN
鮑伯 莫里
Bob MOREY
同 潘
Tung Pham
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Abstract

描述與光伏電池整合之全像式天線及其使用方法。於一個實施例中，一天線之使用方法包含於一天線已經布局於一位置以增加由整合入一天線孔徑的一表面內的一或多個光伏(PV)結構之太陽能的捕捉之後，接收指示該天線之該天線孔徑的位置資料；及回應於該位置資料，電子式操縱該天線之一陣列之天線元件以基於該天線之該位置而重新導向一波束朝向一衛星同時維持用以增加該太陽能的捕捉之該天線的該位置。

Description

與光伏電池整合之天線
優先權
此專利申請案主張提申日期2016年5月3日，名稱「與光伏電池整合之全像式超材料天線」的對應臨時專利申請案第62/331,355號及提申日期2017年5月2日，名稱「與光伏電池整合之天線」的專利申請案第15/584,247號的優先權及爰引於此並融入本說明書之揭示。
發明領域
本發明之實施例係有關於使用於無線通訊的天線；更特別地，本發明之實施例係有關於與光伏電池整合之一超材料或其它天線及其控制方法。
發明背景
目前天線要求分開的電源供應器以提供電力給天線電子元件、加熱器、放大器、及數據機。雖然此點對大部分天線並非不方便，但對於可攜式天線此點為缺點，原因在於將其行動能力限制於電力分配的所在位置。
太陽能電力技術已存在數年。太陽能電力受限於其需要引導所使用之太陽能電池捕捉太陽的太陽 能。然而，此點對用於諸如衛星天線的裝置變困難，其可能指向與尖峰太陽能通量不同的方向，在衛星上維持固定而操作。
發明概要
描述與光伏電池整合之全像式天線及其使用方法。於一個實施例中，一天線之使用方法包含於一天線已經布局於一位置以增加由整合入一天線孔徑的一表面內的一或多個光伏(PV)結構之太陽能捕捉之後，接收指示該天線之該天線孔徑的位置資料；及回應於該位置資料，電子式操縱該天線之一陣列之天線元件以基於該天線之該位置而重新導向一波束朝向一衛星同時維持用以增加太陽能捕捉之該天線的該位置。
201‧‧‧可調諧槽縫
205‧‧‧饋給波
210‧‧‧可調諧槽縫之陣列、可調諧共振器/槽縫
211、611、1110‧‧‧放射狀補片
212、612‧‧‧光圈/槽縫
230、630‧‧‧可重新組配的共振器層
280‧‧‧控制模組
401、515‧‧‧同軸接腳
402、510、511、645‧‧‧導電接地平面
403‧‧‧間隙導體
404、639‧‧‧間隔體
405、512、1102‧‧‧介電層
406、516‧‧‧RF陣列
407、408‧‧‧側邊
409‧‧‧終端
519‧‧‧RF吸收器
613A‧‧‧液晶(LC)
631‧‧‧補片層
632‧‧‧襯墊層
633‧‧‧光圈層
636‧‧‧金屬層
700‧‧‧天線陣列
701、801、902、1001、1101、1304、1352‧‧‧光伏(PV)電池
702‧‧‧天線元件
800‧‧‧天線
802‧‧‧作用態陣列區段
900‧‧‧天線殼體
901‧‧‧溝緣
903‧‧‧作用態陣列
1002‧‧‧能量收穫驅動器
1003‧‧‧能量儲存裝置
1004‧‧‧天線電氣組件
1101‧‧‧接地層
1103‧‧‧光圈、電路板
1104‧‧‧液晶基體層
1105‧‧‧玻璃層
1300、1350‧‧‧天線孔徑
1301、1351‧‧‧天線元件、作用態陣列
1302‧‧‧控制器
1303‧‧‧控制信號
1310‧‧‧天線位置輸入信號
1320‧‧‧天線介面
1321‧‧‧數據機
1321A‧‧‧資料介面
1322‧‧‧網路介面
1330‧‧‧通訊信號
1340‧‧‧天線定位裝置
1353‧‧‧摺疊式PV電池結構
1360‧‧‧緊急模式輸入裝置
1370‧‧‧連接器
1401-1409、1501-1509‧‧‧處理方塊
1401‧‧‧天線
1402‧‧‧機上盒
1403‧‧‧電視
1421、1422‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
1423‧‧‧解調器
1424‧‧‧解碼器
1425‧‧‧控制器
1426、1427‧‧‧低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)
1430‧‧‧編碼器、雙工器
1431‧‧‧調變器
1432‧‧‧數位至類比轉換器(DAC)
1433‧‧‧升頻轉換及高通放大器(BUC)
1440‧‧‧計算系統
1445‧‧‧雙工器
1701‧‧‧列控制器
1702‧‧‧行控制器
1711、1712‧‧‧電晶體
1721、1722‧‧‧天線元件
1731、1732‧‧‧補片
1801、1802‧‧‧線跡
1803‧‧‧保存電容器
從如下給定之詳細說明部分及從本發明之各個實施例之附圖將更完整地瞭解本發明，然而，不應解譯為限制本發明於特定實施例，反而僅用於解說及瞭解之目的。
圖1例示具有環繞柱面饋給天線的一輸入饋給呈同心環配置的一或多個陣列之天線元件的一孔徑。
圖2例示其包括接地平面及可重新組配共振器層的一列天線元件之透視圖。
圖3例示一可調諧共振器/槽縫之一個實施例。
圖4例示柱面饋給天線結構之一個實施例的側視圖。
圖5例示具有出射波的天線系統之另一實施例。
圖6例示實體天線孔徑之一個實施例的剖面圖。
圖7例示布局相鄰一天線的天線元件之光伏(PV)電池的釋例。
圖8例示天線中光伏電池位置之另一釋例。
圖9A-9C例示天線中光伏電池位置之又另一釋例。
圖10例示用於包括光伏電池的天線之電力分配子系統之一個實施例。
圖11為形成於補片層上的光伏電池之一釋例。
圖12例示使用於一補片基體上的光伏電池上方之一塗層的一釋例。
圖13A例示天線系統之一個實施例的資料流程。
圖13B例示具有整合式光伏電池及額外太陽能面板之天線孔徑的另一釋例。
圖14為藉整合入天線的光伏結構(例如，電池)捕捉的太陽能，至少部分地，供電的天線之使用方法 的一個實施例之流程圖。
圖15為使用太陽能供電天線之一方法的流程圖。
圖16A-D例示用於產生開槽陣列之該等不同層的一個實施例。
圖17例示矩陣驅動電路相對於天線元件之布局的一個實施例。
圖18例示一TFT封裝的一個實施例。
圖19為於電視系統中同時進行雙接收的通訊系統之一個實施例的方塊圖。
圖20為同時具有發射及接收路徑的通訊系統之另一實施例的方塊圖。
較佳實施例之詳細說明
本發明之實施例為太陽能供電天線。於一個實施例中，天線包含全像式超材料天線其包括光伏(PV)結構，諸如，例如，光伏電池(太陽能電池)。於一個實施例中，調諧媒介包含液晶。於另一實施例中，天線包含具有全像式天線的光伏電池，該天線使用以MEMS為基礎的，或以其它非液晶為基礎的，調諧機構以產生全像式波束成形。
於一個實施例中，光伏電池連同可調諧全像式超材料天線元件一起整合至光學透明基體上。於一個實施例中，光伏電池交插於天線元件間，及電力分配係交插於電路間以驅動該等天線元件(例如，用於控制天線元件 之成列及成行的驅動電路)。
藉將光伏電池整合至天線元件的相同基體上，天線完全獨立，沒有分開的電源供應器或電纜。換言之，可去除供電給不同天線終端組件的電源供應器，使得該技術真正是可攜式且無電纜。於一個實施例中，此種整合也減少及/或消除須伴隨該裝置的電池組。
本發明之實施例具有下列優點中之一或多者：●藉消除/縮小電池組的尺寸而重量減輕；●因無需電纜故，更容易架設及使用；及●藉去除各種電源供應器及將該等特性件整合至天線基體上而縮減實體體積及重量。
天線實施例
本文中描述的光伏結構可使用於各種天線，包括平板天線。揭示此種平板天線之實施例。平板天線包括於天線孔徑上之一或多個陣列之天線元件。於一個實施例中，天線元件包含液晶胞元。於另一實施例中，天線元件包含微機電系統(MEMS)裝置。於一個實施例中，平板天線為柱面饋給天線其包括矩陣驅動電路以獨特地定址與驅動未成列及成行配置的各個天線元件。注意饋給無需為圓形。於一個實施例中，該等元件係配置成環。
於一個實施例中，具有一或多個陣列之天線元件的天線孔徑係包含耦合在一起的多個節段。當耦合在一起時，節段之組合形成天線元件的閉合同心環。於一 個實施例中，同心環相對於天線饋給為同心。
於一個實施例中，平板天線為使用於衛星地面站台的天線系統的部件。於一個實施例中，天線系統為使用民用商業衛星通訊的Ka頻帶頻率或Ku頻帶頻率操作的於行動平台(例如，航太、海事、陸地等)上操作的衛星地面站台(ES)組件或子系統。注意天線系統之實施例也可使用於非在行動平台上的地面站台(例如，固定式或轉運式地面站台)。
於一個實施例中，天線系統使用表面散射技術來成形與操縱通過分開天線的發射及接收光束。於一個實施例中，與採用數位信號處理來電氣成形與操縱波束的天線系統(諸如相位陣列天線)相反地，天線系統為類比系統。
於一個實施例中，天線系統包含三個功能子系統：(1)由柱面波饋給結構組成的一波導引結構；(2)一陣列之波散射天線元件；及(3)一控制結構以指令使用全像術原理自散射天線元件形成一可調式輻射場(波束)。
圖1例示具有環繞柱面饋給天線的一輸入饋給呈同心環配置的一或多個陣列之天線元件的一孔徑。注意本文中描述的RF共振器可使用於不包括柱面饋給的天線。
於一個實施例中，天線包括同軸饋給，其被使用來提供柱面波饋給。於一個實施例中，柱面波饋給架構自一中心點饋給該天線，帶有從該饋給點以柱面方式 向外展開的激勵。換言之，柱面饋給天線產生向外行進的同心饋給波。即便如此，環繞該柱面饋給的柱面饋給天線之形狀可以是圓形、方形或任何形狀。於另一實施例中，柱面饋給天線產生向外行進的饋給波。於此等情況下，饋給波最當然地來自圓形結構。
於一個實施例中，天線包括一或多個陣列之天線元件及天線元件包含一組補片天線。此組補片天線包含一陣列之散射元件。於一個實施例中，於該天線系統中之各個散射元件為一單元電池的部件，該單元電池包含一下導體、一介電基體及一上導體，其嵌置蝕刻入或沈積至該上導體上的一互補電氣電感-電容共振器(「互補電氣LC」或「CELC」)。
於一個實施例中，液晶(LC)置放於環繞散射元件的間隙內。於一個實施例中，液晶包封於各個單元電池內且分開與一槽縫相關聯的下導體及與其補片相關聯的上導體。液晶具有其為包含液晶之分子的方位之函數的一電容率，及分子的方位(及因而電容率)可藉調整跨液晶的偏壓電壓加以控制。使用此性質，於一個實施例中，液晶整合一切換開關用於傳輸能量自被導引波至CELC。當被切換為開時，CELC如同電氣小型兩極天線般發射電磁波。注意本文教示並不限於相對於能量傳輸以兩種方式操作的液晶。
於一個實施例中，此天線系統的饋給幾何允許天線元件相對於波饋給中之波向量以45度(45°)角定 位。注意可使用其它位置(例如，40度角)。元件之此位置使其能控制由元件接收的或自元件發射/輻射的自由空間波。於一個實施例中，天線元件係排列成有一元件間間隔係小於天線的操作頻率之自由空間波長。於一個實施例中，若每個波長有四個散射元件，則於30GHz發射天線中之元件將為約2.5毫米(亦即，30GHz的10毫米自由空間波長的四分之一)。
於一個實施例中，二集合之元件彼此垂直及若經控制至相同調諧態則同時具有相等幅值激勵。相對於饋給波激勵旋轉二集合+/-45度而一次達成兩個期望特徵。旋轉一個集合0度及另一個集合90度將達成垂直目標，但非相等幅值激勵目標。注意當自兩側饋給呈單一結構的該陣列之天線元件時，0度及90度可被使用來達成隔離。
來自各個單元電池之輻射電力量係藉使用控制器施加電壓至補片(跨液晶通道之電位)加以控制。至各補片的線跡係使用來提供電壓給該補片天線。電壓係使用來調諧或解調電容，及因而調諧或解調個別元件之共振頻率以執行波束成形。需要的電壓係取決於使用的液晶混合物。液晶混合物之電壓調諧特性主要藉於該電壓液晶開始受電壓影響的臨界值電壓及飽和電壓描述，飽和電壓為高於該電壓時電壓的增高不會造成液晶中之重大調諧。此二特性參數可針對不同液晶混合物而改變。
圖2例示包括接地平面及可重新組配共振 器層的一列天線元件之透視圖。可重新組配共振器層230包括一陣列之可調諧槽縫210。該陣列之可調諧槽縫210可經組配以將天線於期望方向指向。可調諧槽縫中之各者可藉由改變跨各個槽縫相關聯的光圈及補片間之空間的電壓而予調諧/調整。
控制模組280耦合至可重新組配共振器層230用以藉由改變圖2中跨各個槽縫相關聯的光圈及補片間之空間的電壓而調變該陣列之可調諧槽縫210。控制模組280可包括現場可程式閘陣列(FPGA)、微處理器、控制器、單晶片系統(SoC)、或其它處理邏輯。於一個實施例中，控制模組280包括用以驅動該陣列之可調諧槽縫210之邏輯電路(例如，多工器)。於一個實施例中，控制模組280接收資料其包括欲被驅動至該陣列之可調諧槽縫210的全像式繞射圖案之規格。全像式繞射圖案可回應於天線與衛星間之空間關係而產生，使得全像式繞射圖案於適當通訊方向操縱下行鏈路波束(及上行鏈路波束，若天線系統進行發射)。雖然於各圖中未照比例繪製，但類似控制模組280的控制模組可驅動於本揭示圖式中描述的各陣列之可調諧槽縫。
使用類似技術於該處當RF參考波束遭遇RF全像式繞射圖案時可產生期望的RF波束，射頻(RF)全像術也屬可能。以衛星通訊為例，參考波束係呈饋給波形式，諸如饋給波205(於若干實施例中約20GHz)。為了將饋給波變換成輻射波(用於發射或接收目的)，在期望RF波 束(目的波束)及饋給波(參考波束)間計算干擾圖案。干擾圖案被驅動至該陣列之可調諧槽縫210上作為繞射圖案使得饋給波被「操縱」成期望的RF波束(具有期望的形狀及方向)。換言之，遭遇全像式繞射圖案的饋給波「重建」目的波束，其係根據通訊系統的設計要求形成。全像式繞射圖案含有各個元件之激發，且係藉Whologram=W*inWout計算，Win為波導中之波方程及Wout為輸出波的波方程。
圖3例示一可調諧共振器/槽縫210之一個實施例。可調諧槽縫201包括光圈/槽縫212、放射補片1211、及置放於光圈212與補片211間之液晶213。於一個實施例中，放射補片211係與光圈212共同定位。
於一個實施例中，一列中之可調諧槽縫彼此間隔達λ/5。可使用其它間隔。於一個實施例中，一列中之各個可調諧槽縫與相鄰列中最靠近的可調諧槽縫間隔達λ/2，及如此，不同列中共通定向的可調諧槽縫間隔達λ/4，但其它間隔亦屬可能(例如，λ/5、λ/6.3)。於另一實施例中，一列中之各個可調諧槽縫與相鄰列中最靠近的可調諧槽縫間隔達λ/3。
圖4例示柱面饋給天線結構之一個實施例的側視圖。天線使用雙層饋給結構(亦即兩層饋給結構)產生向內行進波。於一個實施例中，天線包括圓形外形，但非必要。換言之，可使用非圓形向內行進波。於一個實施例中，圖4中之天線結構包括同軸饋給。
參考圖4，同軸接腳401使用來激發天線下 方層級上的場。於一個實施例中，同軸接腳401為方便易得的50Ω同軸接腳。同軸接腳401耦合(例如，螺栓固定)至天線結構底部，其為導電接地平面402。
與導電接地平面402分開者為間隙導體403，其為內部導體。於一個實施例中，導電接地平面402與間隙導體403彼此平行。於一個實施例中，導電接地平面402與間隙導體403間之距離為0.1吋至0.15吋。於另一實施例中，此距離可以是λ/2，於該處λ為於操作頻率的行進波之波長。
接地平面402係透過間隔體404與間隙導體403分開。於一個實施例中，間隔體404為泡沫體或空氣狀間隔體。於一個實施例中，間隔體404包含塑膠間隔體。
於間隙導體403的頂上者為介電層405。於一個實施例中，介電層405為塑膠。介電層405的目的係為了相對於自由空間速度減慢行進波。於一個實施例中，介電層405相對於自由空間減慢行進波達30%。於一個實施例中，適合用於波束成形的折射率之範圍為1.2-1.8，於該處藉由定義，自由空間具有等於1之折射率。其它介電間隔體材料，諸如例如塑膠，可用來達成此種效果。注意可使用塑膠以外的材料，只要其可達成期望的波減慢效果即可。另外，具有分散式結構的材料可使用作為電介質405，諸如例如可經切削界定或光刻術界定的週期性次波長金屬結構。
包括具有補片/光圈對的可調諧槽縫之RF 陣列406係在電介質405頂上。於一個實施例中，間隙導體403與RF陣列406間之距離為0.1-0.15吋。於另一實施例中，此距離可以是λeff/2，其中λeff為在媒介處於設計頻率下之有效波長。
天線包括側邊407及408。側邊407及408夾角以使得自同軸接腳401的行進波自間隙導體403下方區域(間隔體層)透過反射而傳播至間隙導體403上方區域(介電層)。於一個實施例中，側邊407及408間之角度為45度角。於替代實施例中，側邊407及408可以連續半徑置換而達成反射。雖然圖4顯示具有45度角的夾角，但可使用自較低層級饋給至較高層級饋給的信號傳輸之其它角度。換言之，給定於較低饋給的有效波長通常與較高饋給不同，與理想45度角的若干偏移可使用來輔助自較低至較高層級饋給的傳輸。舉例言之，於另一實施例中，45度角以單一階級置換。天線一端上的階級環繞介電層、間隙導體、及間隔體層。相同二階級係在此等各層的另一端。注意於另一替代實施例中，側邊407及408由多階級置換。
於操作中，當饋給波係自同軸接腳401饋入時，在接地平面402與間隙導體403間之區域內，波自同軸接腳401同心地定向向外行進。同心輸出波由側邊407及408反射，及於間隙導體403與RF陣列406間之區域向內行進。自圓周邊緣的反射造成波維持同相位(亦即其為同相位反射)。行進波被介電層405減慢。於此點，行進波開始與RF陣列406中之元件互動及以該等元件激勵而獲得期望 的散射。
為了結束行進波，終端409涵括於天線在天線的幾何中心。於一個實施例中，終端409包含接腳終端(例如，50Ω接腳)。於另一實施例中，終端409包含RF吸收器，其結束未使用的能量以防止未使用能量通過天線的饋給結構而反射回。此等可使用於RF陣列406頂部。
圖5例示具有出射波的天線系統之另一實施例。參考圖5，二接地平面510及511為實質上彼此平行而有介電層512(例如，塑膠層等)介於接地平面間。RF吸收器519(或電阻器)將二接地平面510及511耦合在一起。同軸接腳515(例如，50Ω)饋給天線。RF陣列516係在介電層512及接地平面511頂上。
於操作中，饋給波饋經同軸接腳515及同心向外行進且與RF陣列516之元件互動。
波散射元件之陣列
圖4之RF陣列406及圖5之RF陣列516包括波散射子系統，其包括作為輻射器的一組補片天線(亦即，散射器)。此組補片天線包含一陣列之散射元件。各個補片天線包含形成RF共振器的補片及光圈。後文揭示以MEMS為基礎的RF共振器之多個實施例。於一個實施例中，各個RF共振器具有帶有及/或含有微機電系統(MEMS)裝置的RF輻射元件。於另一個實施例中，各個RF共振器具有帶有及/或含有液晶的RF輻射元件。
於一個實施例中，天線系統中之散射元件 為由下導體、介電基體與上導體所組成的單元電池的一部分，該上導體嵌置有被蝕刻入或沈積至上導體上的互補電感-電容共振器(「互補電氣LC」或「CELC」)。如前文討論，液晶作為自被導引波至CELC的能量傳輸之切換開關。當被切換為開時，類似電氣小型兩極天線，CELC發射電磁波。控制液晶的厚度來增高波束切換速度。下與上導體間之間隙(液晶之厚度)的百分之五十(50%)減少導致速度增加四倍。於另一實施例中，液晶之厚度導致約14毫秒(14ms)的波束切換速度。於一個實施例中，液晶係以業界眾所周知的方式摻雜以改良回應性，使得可滿足7毫秒(7ms)要求。
CELC元件回應於平行CELC元件平面及垂直CELC間隙補數而施加的磁場。當電壓施加至超材料散射單元電池中之液晶時，被導引波的磁場組成分感應CELC的磁激，其轉而產生於被導引波相同頻率的電磁波。
由單一CELC所產生的電磁波之相位可藉在被導引波向量上CELC的位置予以選擇。各個電池產生與平行CELC的被導引波同相位的波。因CELC係小於波長，故輸出波具有與被導引波當其通過CELC下方時的相同相位。
於一個實施例中，CELC係以補片天線具體實施，補片天線包括共同定位於槽縫上方的補片而在兩者間有液晶。就此面向而言，超材料天線的作用類似開槽(散射)波導。使用開槽波導，輸出波之相位係取決於槽縫 相對於被導引波的位置。
圖6例示實體天線孔徑之一個實施例的剖面圖。天線孔徑包括接地平面645，及於光圈層633內部的金屬層636，其係涵括於可重新組配共振器層630中。於一個實施例中，圖6之天線孔徑包括圖3之多個可調諧共振器/槽縫210。光圈/槽縫612係藉金屬層636中之開口界定。饋給波諸如圖2之饋給波205可具有與衛星通訊通道可相容的微波頻率。饋給波在接地平面645與共振器層630間傳播。
可重新組配共振器層630也包括襯墊層632及補片層631。襯墊層632置放於補片層631及光圈層633下方。注意於一個實施例中，間隔體可替代襯墊層632。於一個實施例中，光圈層633為印刷電路板(PCB)，其包括銅層作為金屬層636。於一個實施例中，光圈層633為玻璃。光圈層633可以是其它類型的基體。
可於銅層中蝕刻開口以形成槽縫612。於一個實施例中，光圈層633係藉導電連結層而導電性耦合至圖6中之另一結構(例如，波導)。注意於一個實施例中，光圈層不藉導電連結層而導電性耦合，反而介接非導電連結層。
補片層631也可以是包括金屬作為放射狀補片611的PCB。於一個實施例中，襯墊層632包括間隔體639其提供機械間隙以界定金屬層636與補片611間之維度。於一個實施例中，間隔體為75微米，但可使用其它尺 寸(例如，3-200毫米)。如前述，於一個實施例中，圖1之天線孔徑包括多個可調諧共振器/槽縫，諸如圖3之可調諧共振器/槽縫210包括補片211、液晶213、及光圈212。用於液晶613A的腔體係由間隔體639、光圈層633及金屬層636界定。當腔體被液晶填充時，補片層631可積層於間隔體639上以將液晶密封於共振器層630內部。
補片層631與光圈層633間之電壓可經調變以調諧在補片與槽縫(例如，可調諧共振器/槽縫210)間之間隙中的液晶。調整跨液晶613A的電壓變更了槽縫(例如，可調諧共振器/槽縫210)的電容。據此，槽縫(例如，可調諧共振器/槽縫210)的電抗可藉改變電容而予變更。於 一個實施例中，槽縫之共振頻率也隨方程式
Figure TWI677134B_D0001
改變， 於該處f為槽縫之共振頻率及L及C分別為槽縫610的電感及電容。槽縫610之共振頻率影響通過波導傳播的饋給波輻射的能量。舉個釋例，若饋給波為20GHz，則槽縫之共振頻率可經調整(藉由變更電容)至17GHz，使得槽縫實質上並未耦合來自饋給波的能量。或者，槽縫之共振頻率可經調整至20Hz，使得槽縫耦合來自饋給波的能量及將該能輻射入自由空間。雖然給定之釋例為兩種(全然輻射或絲毫也不輻射)，但全灰階控制電抗及因而槽縫之共振頻率為可能，且帶有於多數值範圍的電壓方差。因此，自各個槽縫輻射的能量可經精細控制，使得藉該陣列之可調諧槽縫可形成詳細全像式繞射圖案。
使用可重新組配超材料技術以產生波束之實施例利用諸如描述於美國專利公告案第2015/0236412號，名稱「自可操縱柱面饋給全像式天線的動態偏極化及耦合控制」，公告日期2015年8月20日及美國專利公告案第2015/0222021號，名稱「用於可重新組配天線之脊狀波導饋給結構」，公告日期2015年8月6日。
與天線整合的光伏電池(結構)
於一個實施例中，天線元件為可調諧全像式天線元件及光伏電池連同可調諧全像式天線元件整合至光學透明基體上。天線元件可以是超材料元件。於一個實施例中，光伏電池散在天線元件間。於一個實施例中，PV結構諸如電池整合入經電子掃描陣列之天線元件表面。
於一個實施例中，光伏電池可交插在一陣列之天線元件的作用態區中的天線元件間。圖7例示布局相鄰一天線的天線元件之光伏(PV)電池的釋例。參考圖7，具有天線元件的一天線陣列以特寫剖面圖顯示，其描繪多個天線元件702。於一個實施例中，天線元件702包括前述補片/槽縫對。圖7也顯示光伏電池701之所在位置釋例。
於一個實施例中，光伏電池可位在天線的其它部分上。圖8例示天線中光伏電池位置之另一釋例，於其中光伏電池係位在環繞作用態天線元件陣列的周邊。周邊可包含天線架、溝緣區等。
參考圖8，天線800包括四個節段其耦合在 一起而形成一天線孔徑。四個節段各自具有一作用態陣列區段802，使得當四個節段耦合在一起時，藉作用態陣列區段802形成單一天線陣列。環繞各自作用態陣列區段802者為作用態陣列的周邊。於一個實施例中，光伏電池801係位在天線周邊及由作用態陣列區段802形成的作用態陣列外側。於另一實施例中，光伏電池係位在作用態陣列及天線周邊兩者中。
於一個實施例中，光伏電池環繞溝緣(垂直主天線)的垂直緣包裹。圖9A-9C例示於天線中各個光伏電池位置之另一釋例。參考圖9A-9C，光伏電池902係位在溝緣901區內，其在天線殼體900的一側上且在天線元件之作用態陣列903的外側。於一個實施例中，因邊緣經圓化故，光伏電池須為可撓性以環繞天線邊緣彎折。於一個實施例中，光伏電池係在可撓性塑膠基體上。於一個實施例中，可撓性塑膠基體使用細不鏽鋼的非晶矽光伏線路。基體可以是高分子量有機固體或非有機固體，其夠薄而為可撓性(例如，薄型低應力玻璃例如康寧(CORNING®)哥吉拉(GORILLA®)玻璃)。
於另一實施例中，光伏電池係建構在非可撓性的剛性彎曲表面上。
注意圖8及圖9A-C只顯示在一天線架上光伏電池之位置釋例。其它位置亦屬可能。又，注意能量儲存組件(例如，蓄電池、電容器等)以及支援太陽能的收集及分配的電路可結合入天線之其它部分內，諸如，例如， 天線周邊角隅下方的天線殼體內。
圖10例示用於包括光伏電池的天線之電力分配子系統之一個實施例。參考圖10，光伏電池1001耦合至能量收穫驅動器1002。能量收穫驅動器1002發送電力至能量儲存裝置1003。於一個實施例中，能量儲存裝置1003包含蓄電池。於另一實施例中，能量儲存裝置1003包含超級電容器或燃料電池。能量儲存裝置1003提供電力給天線電氣組件1004的部件。舉例言之，天線電氣組件1004可包含矩陣驅動裝置的列/行驅動器電路，當控制哪些天線元件開或關時使電晶體(例如，TFT)導通及截止。
注意利用眾所周知之製造技術多種光伏電池可使用及整合入天線孔徑內。於一個實施例中，光伏電池為非晶矽類型其係使用此等眾所周知之製造技術產生。於另一實施例中，光伏電池為多接面光伏電池或三接面太陽能電池。於此等情況下，此等光伏電池可以是III-IV材料，而不是非晶矽。
於一個實施例中，光伏電池製作於基體(例如，玻璃層)上其含有天線元件的(至少部分)。於一個實施例中，光伏電池製作於補片基體上。於此等情況下，補片基體上的金屬層用作為光伏電池的後接點。
圖11為形成於補片層上的光伏電池之一釋例。於一個實施例中，補片設置於玻璃層上(例如，典型地使用於LC顯示器(LCD)的玻璃諸如，例如，康寧伊格(Eagle)玻璃)及光伏電池(例如，非晶矽、III-IV材料等) 整合於玻璃層1105頂上。另外，補片及光伏電池可設置於電路補片板上。
參考圖11，顯示包括補片玻璃層其含有補片1110及光伏電池1101的柱面饋給天線之一部分。天線包括導電性基底或接地層1101、介電層1102(例如，塑膠)、含槽縫的光圈1103(例如，電路板)、液晶(LC)基體層1104(或MEMS裝置層)、及含補片1110的玻璃層(基體)1105。於一個實施例中，補片1110具有矩形。於一個實施例中，槽縫及補片定位成列及成行，及針對各列或各行的補片方位為相同，而分別地針對各列或各行共同定位槽縫的方位相對於彼此為相同定向。於一個實施例中，一蓋(例如，適用於太陽能輻射的透明雷達天線罩)覆蓋補片天線堆疊頂部以提供保護。
於一個實施例中，在玻璃層1105上的補片金屬層(未顯示於圖中)也用來將個別光伏電池連結在一起。換言之，補片金屬層使用來將光伏電池於補片玻璃1105的頂層上接線在一起。至於本內文中之術語「頂部」，於一個實施例中，若面對玻璃側的衛星/太陽為頂部，則光伏電池結構的「頂」電極為ITO(透明)，「底」電極為補片金屬。於一個實施例中，此底電極與此補片金屬層接線。另外，底電極與閘極或源極金屬層接線。
於一個實施例中，具有相似尺寸的光伏電池彼此串接。如此係用來產生期望電壓。於一個實施例中，一串列之連結的光伏電池連結至一或多個並聯的其它此等 串列。進行並聯及串聯連結的組合以獲得期望電流。於一個實施例中，光伏電池的正極及負極終端係透過通孔結構而連結在一起。
於一個實施例中，為了最大化光伏電池面積，使用不規則形狀的光伏電池。於一個實施例中，此等電池使用來填充入RF元件遮擋區或區域，該等區域維持不含金屬或損耗材料以避免干擾自RF元件輻射的RF。於另一實施例中，光伏電池置放於天線元件環(例如，圖16A-D)中的天線元件間。於又另一實施例中，光伏電池置放於列/行路由間。若此等置放要求光伏電池具有不同尺寸，則某型電池匹配使用來獲得期望電壓及電流。於一個實施例中，具有不規則形狀但面積相等的光伏電池係連結在一起而獲得期望電壓。
光伏電池之全部串列及並聯耦合的多個串列的輸出係電氣連結至能量儲存裝置(例如，電池組)。
注意天線節段的光伏電池，諸如，例如顯示於圖8，可並聯連結在一起。於一個實施例中，為了跨節段連結，用於天線元件驅動器的閘極及共通電壓線路路徑使用來沿此等路徑連結成組的光伏電池，及沿此等路徑的光伏電池可以串聯。用於終端連結，在一節段一側上的匯流排自頂部收集電極(例如，ITO或太陽能護面板)，在該節段另一側上的匯流排收集補片金屬線路。沿此等線路的全部光伏元件將藉此等匯流排並聯連結。此二匯流排路由出至源極驅動器的對側且可被帶出至欲連結的天線孔 徑。一結構連結直接跨節段間之接頭的此等元件。
於一個實施例中，紫外光(UV)吸收劑塗層或截止過濾塗層施加於補片玻璃(基體)層1105上以保護液晶層1104中之液晶。當使用UV敏感的液晶時此點特別優異。UV吸收劑塗層吸收紫外光，而截止過濾塗層防止某個頻率的UV光穿透液晶層1104。此等塗層為業界眾所周知。
於一個實施例中，塗層置放於帶有針對PV區的切出部或孔洞的玻璃上方。如此確保PV區域能接收太陽能輻射。
圖12例示此種塗層之釋例。注意可能期望兩種塗層。其中之一者為抗反射塗層以加強可見光透視至光伏電池。另一型塗層為UV吸收劑或反射劑。經常此等塗層係以具有不同折射率的極薄層電介質堆疊形成。取決於電介質之RF性質及電介質之厚度，可能無需孔洞。否則，孔洞將需開放，孔洞之大小及形狀取決於PV區之大小及形狀。
注意於一個實施例中，天線包括圖11及圖12中顯示的塗層及/或其它層上方的抗反射頂面。也須注意聚矽氧光學塗層可使用來改良耐衝擊性/減少衝擊時的玻璃碎片。更特別地，因孔徑具有TFT節段帶有堆疊其頂上的其它設計元件及此等基體對由光伏電池所使用的太陽能輻射為透明故，此等基體須耦合在一起。然而，若此等元件係在玻璃或其它太陽能輻射透明基體上，則期望防止被 多個玻璃/空氣界面損耗。為了輔助此點，將此等基體光學耦合在一起為有用。聚矽氧或其它物質可用於此項目的。
動態波束生成及太陽能捕捉
於一個實施例中，帶有整合光伏電池的天線置放用於太陽能捕捉，然後以電子式掃描的天線元件之天線陣列，諸如本文中描述者產生波束(例如，全像式波束)。
圖13A例示天線系統之一個實施例的資料流程。參考圖13A，天線孔徑1300包括一作用態陣列之天線元件1301。於一個實施例中，天線元件為超材料天線元件。於另一個實施例中，天線元件為經MEMS調諧的共振器。於一個實施例中，作用態陣列1301包括一或多個光伏電池。於一個實施例中，天線孔徑1300包括光伏電池1304。注意光伏電池1304包括連結在一起的一或多個光伏電池。光伏電池與成組光伏電池間之連結描述如上。
於一個實施例中，控制器1302發送天線元件控制信號1303(例如，矩陣驅動控制信號等)給天線孔徑1300。此等控制信號關閉及啟動(或部分啟動)作用態陣列1301的天線元件以產生波束。於一個實施例中，波束包含業界眾所周知的動態產生的全像式波束。
控制器1302基於定位天線孔徑1300用於太陽能捕捉之後已獲得的天線位置輸入信號1310(例如，感測器輸入諸如，例如，方位感測器信號等)而生成控制信號1303。換言之，天線位置輸入信號1310由控制器1302 使用來決定天線元件之作用態陣列的方位及/或定位，其轉而允許控制器1302控制作用態陣列1300之天線元件以便於特定方向產生波束，而天線孔徑1300維持定位用於太陽能捕捉。於一個實施例中，此點可於決定天線孔徑1300基於其朝向太陽的方位定位以獲得最大的太陽能捕捉，或至少定位以比較天線的先前位置用於增高的太陽能捕捉之後進行。
於一個實施例中，天線孔徑1300使用天線定位裝置1340定位用於增高的及可能最大的太陽能捕捉量。此種天線定位裝置1340經由一串列機動化控制而自動地耦合而定位天線孔徑。此種用以移動物體於特定位置的機動化控制為業界眾所周知。於一個實施例中，天線定位裝置1340接收輸入信號1341，其指示於不同位置被捕捉的太陽能量。基於此資訊，天線定位裝置1340包括一模組用以判定何處定位天線孔徑1300用於增高的及/或最大的太陽能捕捉。模組可於硬體、軟體、韌體、或三者的組合實施。在將天線定位於多個位置及紀錄各個位置的太陽能捕捉量之後，可進行判定來選擇產生最大太陽能捕捉量的天線位置。另外，天線具有資訊其載明天線的方位、地理位置及一天時間，以及衛星定位及需要什麼來封閉鏈路。使用此資訊，天線使用數值函數來計算兩項要求間之最大折衷的位置。若天線被某個東西遮蔽，或若天線已接取到強力反射(例如，摺疊鏡結構、海洋或湖泊的反射)，則其搜尋更佳位置。
光伏電池並不限於在天線孔徑或天線周邊上。其可以是耦合至天線架的太陽能板之部分。此等面板可具有多種形狀及尺寸。圖13B例示天線孔徑1300之另一釋例。參考圖13B，天線孔徑1350包括作用態陣列1351具有在作用態陣列1351外側的光伏電池1352及周邊。於另一實施例中，作用態陣列1351包括光伏電池。天線孔徑1350也包括連結至天線孔徑1350之機架的摺疊式光伏電池結構(例如，面板)1353。於一個實施例中，摺疊式光伏電池結構1353類似翅片，其耦合至天線孔徑1350用以捕捉額外太陽能來供電給天線。於一個實施例中，摺疊式光伏電池1353耦合至天線孔徑1350使得其自封閉位置移動至開放位置，於該處其暴露於陽光。於一個實施例中，連結係透過鉸鏈，其允許摺疊式光伏電池結構自封閉位置向外摺疊到能捕捉太陽能的位置。摺疊式光伏電池結構之電子組件及電力傳輸以眾所周知之方式操作。
在定位天線用於太陽能捕捉(比天線孔徑1300之先前位置增高的太陽能捕捉量)及發送控制信號以導向由天線孔徑1300所產生的波束之後，天線孔徑1300能夠定位衛星及獲取衛星通訊鏈路。此時，天線可使用於通訊。於一個實施例中，數據機1321及天線介面1320使用來運用天線孔徑1300。於一個實施例中，天線介面1320包括多個組件以介接數據機1321與天線孔徑1300間之信號。此等可包括諸如雙工器、升頻轉換器(BUC)、及LNB等組件。此等組件係關聯如下圖19及圖20之描述操作。
同理，數據機1321包括多個眾所周知之組件，諸如圖19及圖20中顯示者包括DAC、調諧器、編碼器、ADC、解調器、及解碼器，其未顯示於圖13A以免遮掩了本發明。於一個實施例中，數據機1321包括提供資料輸入/輸出信號的資料介面1321a。於一個實施例中，資料介面1321介接網路介面1322，其能以業界眾所周知之方式而與網路通訊。於一個實施例中，此種網路包含例如網際網路。於一個實施例中，布局天線孔徑1300及產生波束之後，數據機1321透過網路介面1322能夠產生通訊信號1330。於一個實施例中，信號1330包含介接網際網路的WiFi信號。
於一個實施例中，資料介面1321A也介接緊急模式輸入裝置1360。緊急模式輸入裝置1360使得用戶能透過天線系統經由衛星網路發送緊急資訊。於一個實施例中，緊急資訊可包括天線的定位資訊。此定位資訊可包括全球定位系統(GPS)資訊。於一個實施例中，其它緊急代碼可透過緊急模式輸入裝置1360發送。此可包括指示緊急情況的代碼，諸如，例如，911代碼。
於一個實施例中，天線耦合至或整合入浮標或可從水(例如，海洋)捕捉能量及發送資訊的漂浮結構。於一個實施例中，此漂浮天線乃海嘯警報系統的一部分。
圖14為藉整合入天線的光伏結構(例如，電池)捕捉的太陽能，至少部分地，供電的天線之使用方法的一個實施例之流程圖。
參考圖14，該方法始於展開或開啟附接至天線架其具有一或多個光伏結構(例如，光伏電池)(處理方塊1401)的至少一個太陽能結構(例如，太陽能面板、或翅片)。此乃一任選步驟。如前文結合圖13B討論，天線可具有額外太陽能捕捉能力的延伸部或面板，其可暴露於日光以增加太陽能的捕捉來供電給天線的操作。
其次，天線經定位以增加太陽能的捕捉(處理方塊1402)。於一個實施例中，此點自動發生。舉例言之，於一個實施例中，定位天線包含：在多個位置間旋轉天線；紀錄於多個位置中之各者的太陽能捕捉量；基於太陽能捕捉量自動地決定天線的指向方向；及基於該方向自動地移動天線定位。
另外，用戶可定位天線朝向太陽或南向以使其能捕捉太陽能。於一個實施例中，天線包括一機制以提供電力回授給用戶以使其能知曉產生最大量(或至少增加量)太陽能捕捉的位置。此等功率計為業界已知。
一旦天線已經定位，天線上的及/或附接至天線的光伏結構即捕捉太陽能及充電由天線使用的及/或耦合至天線的能量儲存裝置以供電給天線(處理方塊1403)。於一個實施例中，充電能量儲存裝置包括使用由一或多個光伏結構捕捉的太陽能以涓滴細流充電供電給天線的電池(或其它能量儲存裝置)。
使用所捕捉的太陽能，其本身或連同其它電力供給天線，天線被通電(處理方塊1404)。於一個實施 例中，此包含使用由一或多個光伏結構捕捉的能量涓滴細流充電的電池暖啟動，使得天線通電及較快速運轉，原因在於天線的有些組件已經以來自涓滴細流充電的電池的電力通電故。
一旦通電，在天線已置放於一位置以增加由整合入天線孔徑表面的一或多個光伏(PV)結構捕捉的太陽能之後，指示天線的天線孔徑位置之位置資訊由天線控制器接收(處理方塊1405)。回應於位置資料，天線之天線元件陣列被電子式操縱而基於天線位置重新導向波束朝向衛星，同時維持用以增加太陽能捕捉的天線位置(處理方塊1406)。
然後，回應於電子式操縱天線元件陣列，天線定位衛星(處理方塊1407)及鎖定於衛星上或獲取衛星，同時天線在增加太陽能捕捉的位置(處理方塊1408)。
其後，天線與衛星間之通訊用以連結至通訊網路或其它裝置(處理方塊1409)。於一個實施例中，通訊網路包含網際網路。於一個實施例中，通訊包括WiFi信號。於一個實施例中，只有在使用來自以捕捉的太陽能充電的電池之電力時存在通訊。
具有整合式光伏電池的天線藉使用自太陽能捕捉的電力供電其操作而使用於緊急情況或災難恢復期間。於此等情況下，能量儲存裝置(例如，電池組、超級電容器等)係當其它電源為不可得時使用來儲存及供應能量運轉天線。
圖15為使用太陽能供電天線之方法的流程圖。圖15中描繪的操作係與圖14相同，但天線與衛星間發生的通訊係在緊急模式期間進行。
作為緊急模式(例如，緊急情況、災難恢復等)的一部分，通訊可包括不同類型的資訊。於一個實施例中，通訊包括天線位置資料的發射。於一個實施例中，位置資料包含全球定位系統(GPS)資料。位置資料可包含經度及緯度資訊。於一個實施例中，位置資料可包含由天線用戶載入的資料其載明資訊以使其能作定位識別。此種資訊可包括描述最新已知定位、地標、天線用戶可得的補給品及/或工具等的資料。可回傳其它資訊，諸如，但非限制性，飲用水位置、合宜載人區位置、須避免的危險等資訊。於一個實施例中，用戶具有輸入裝置(例如，鍵盤、滑鼠、軌跡墊、軌跡球、觸控螢幕、可攜式電話、智慧型電話、電腦系統等)使其能輸入資訊用於透過天線經由衛星通訊鏈路發射。
天線控制之釋例
於一個實施例中，如前文討論，矩陣驅動使用來施加電壓至補片以便與全部其它電池分開地驅動各個電池而無需對各個電池有分開連結(直接驅動)。因元件的高密度故，矩陣驅動為個別定址各個電池之有效方式。
於一個實施例中，天線系統的控制結構具有兩個主要組件：天線陣列控制器，其包括天線系統的驅動電子組件，係在波散射結構下方；而矩陣驅動切換陣列 係分散遍布放射狀RF陣列，因而不干擾輻射。於一個實施例中，天線系統的驅動電子組件包含使用於商業電視機的商業現貨LCD控制元件，其藉由調整至該元件的AC偏壓信號的幅值或工作週期而調整用於各個散射元件的偏壓電壓。
於一個實施例中，天線陣列控制器也含有執行軟體的微處理器。控制結構也結合感測器(例如，GPS接收器、三軸羅盤、三軸加速度計、三軸迴轉儀、三軸磁力計等)以提供定位及方位資訊給處理器。定位及方位資訊可藉陸地站台的其它系統提供給處理器及/或可不是天線系統的一部分。
更明確言之，天線陣列控制器控制哪些元件被關閉及該等元件被啟動及在操作頻率的哪個相位及幅值位準。元件經選擇性地解調用於藉施加電壓之頻率操作。
用於發射，控制器供應一陣列之電壓信號給RF補片以產生調變或控制樣式。控制樣式使得元件轉成不同狀態。於一個實施例中，使用多態控制，於其中各種元件被啟動及關閉至不等程度，與方波(亦即正弦波灰階調變樣式)相反地，進一步近似正弦波控制樣式。於一個實施例中，有些元件輻射比其它元件更強，而非有些元件輻射而有些則否。藉由施加特定電壓位準而達成可變輻射，其調整液晶電容率至不等量，藉此各異地解調元件及造成有些元件輻射比其它元件更強。當調諧元件為MEMS裝置時，藉由施加特定電壓位準至MEMS元件而達成可變 輻射，其可調整MEMS元件中之膜而改變其電容。
由超材料元件陣列產生聚焦波束可藉建設性及破壞性干涉現象解釋。個別電磁波若具有相同相位則當其於自由空間相遇時加總(建設性干涉)，及波若具有相反相位則當其於自由空間相遇時彼此抵消(破壞性干涉)。若開槽天線中之槽縫係定位使得各個連續槽縫係位在距被導引波的激勵點之不同距離，則來自該元件的散射波將具有與前一槽縫的散射波不同相位。若槽縫間隔距離四分之一導引波長，則各個槽縫將散射具有比前一槽縫延遲四分之一相位的一波。
使用該陣列，可產生的建設性及破壞性干涉樣式之數目可增加，使得波束可理論上使用全像術原理，指向距天線陣列之正軸加或減90度(90°)的任何方向。如此，藉由控制哪些超材料單元電池被開或關(亦即，藉由改變哪些電池被啟動及哪些電池被關閉的樣式)，可產生建設性及破壞性干涉之不同樣式，及天線可改變主波束之方向。開關單元電池所需時間指示波束可從一個定位切換至另一定位的速度。
於一個實施例中，天線系統產生用於上行鏈路天線的一個可操縱波束及用於下行鏈路天線的一個可操縱波束。於一個實施例中，天線系統使用超材料技術以接收波束及解碼來自衛星的信號及形成導向衛星的發射波束。於一個實施例中，與採用數位信號處理以電氣形成與操縱波束的天線系統(諸如相位陣列天線)相反地，天線系 統為類比系統。於一個實施例中，天線系統被視為「表面」天線其為平坦且相對低輪廓，特別當與習知衛星碟形接收器比較時尤為如此。
電池布局
於一個實施例中，天線元件置放於柱面饋給天線孔徑上使得其允許系統性矩陣驅動電路。電池布局包括用於矩陣驅動的電晶體布局。圖17例示矩陣驅動電路相對於天線元件之布局的一個實施例。參考圖17，列控制器1701分別地透過列選擇信號Row1及Row2耦合至電晶體1711及1712，及行控制器1702透過行選擇信號Column1耦合至電晶體1711及1712。電晶體1711也透過連結至補片1731而耦合至天線元件1721，而電晶體1712透過連結至補片1732而耦合至天線元件1722。
於柱面饋給天線上實現矩陣驅動電路的初始辦法中，單元電池布局成不規則柵格，進行二步驟。於第一步驟中，電池配成於同心圓上及各個電池連結至位在電池旁及作為開關以分開切換各個電池的電晶體。於第二步驟中，建立矩陣驅動電路以便如矩陣驅動辦法要求連結每個電晶體與一獨特位址。因矩陣驅動電路係藉列及行線跡建立(類似LCD)但電池係配置成環，沒有系統性方式來分派一獨特位址給各個電晶體。此項對映問題造成涵蓋全部電晶體極其複雜的電路，及導致完成路由的實體線跡數目顯著增加。因電池密度高故，該等線跡因耦合效應而干擾天線的RF效能。又，因線跡複雜及高堆積密度故，線 跡的路由無法藉市售布局工具完成。
圖16A-D例示用於產生開槽陣列之不同層的一個實施例。天線陣列可包括定位成環的天線元件，諸如圖1中顯示的釋例環。注意於此釋例中天線陣列有兩個不同類型的天線元件其係用於兩個不同類型的頻帶。
圖16A例示具有對應槽縫之定位的第一光圈板層的一部分。參考圖16A，圓圈為於光圈基體底側的金屬化中之開放區域/槽縫，及係用於控制元件耦合至饋給(饋給波)。注意此層為任選層且不使用於全部設計。圖16B例示含槽縫之第二光圈板層的一部分。圖16C例示於第二光圈板層的一部分上方的補片。圖16D例示開槽陣列之一部分的頂視圖。
於一個實施例中，矩陣驅動電路係在配置電池及電晶體之前預先界定。如此確保需要最少數線跡來驅動全部電池，各自具有一獨特位址。此項策略減低了驅動電路之複雜度及簡化了路由，其隨後改良了天線的RF效能。
更明確言之，於一個辦法中，於第一步驟中，電池配置於由列及行組成的規則矩形柵格，其描述各個電池的獨特位址。於第二步驟中，電池分組及變換成同心圓，同時如於第一步驟中界定維持其位址及連結至列及行。此變換之目的不僅將電池配置成環，同時維持在整個孔徑上方電池間距及環間距為恆定。為了達成此目的，有數種電池分組方式。
於一個實施例中，TFT封裝使用來使其能於矩陣驅動中之布局及獨特定址。圖18例示TFT封裝的一個實施例。參考圖18，TFT及保存電容器1803顯示具有輸入及輸出埠口。有連結至線跡1801的兩個輸入埠口及連結至線跡1802的兩個輸出埠口以使用列及行將TFT連結在一起。於一個實施例中，列及行線跡以90度角交叉以減少，及潛在地最小化，列及行線跡間之耦合。於一個實施例中，列及行線跡係在不同層上。
釋例系統實施例
於一個實施例中，天線孔徑組合及使用於結合機上盒操作的電視系統中。舉例言之，以雙接收天線為例，由天線接收的衛星天線供給電視系統的機上盒(例如，直接電視(DirecTV)接收器。更明確言之，組合天線操作能夠同時接收於二不同頻率及/或偏極化的RF信號。換言之，元件之一個子陣列經控制而接收於一個頻率及/或偏極化的RF信號，而另一個子陣列經控制而接收於另一個不同頻率及/或偏極化的信號。此等頻率或偏極化的差異表示由電視系統接收的不同頻道。同理，兩個天線陣列可經控制用於二不同波束位置以接收來自二不同位置(例如，兩個不同衛星)的頻道以同時接收多個頻道。
圖19為於電視系統中同時進行雙接收的通訊系統之一個實施例的方塊圖。參考圖19，天線1401包括兩個空間交插天線孔徑，其可獨立操作以如前述同時於不同頻率及/或偏極化進行雙接收。注意雖然只敘述兩個 空間交插的天線操作，但電視系統可具有多於兩個天線孔徑(例如，3、4、5個等天線孔徑)。
於一個實施例中，天線1401含其二交插的開槽陣列係耦合至雙工器1430。耦合可包括一或多個饋給網路，其自二開槽陣列的元件接收信號以產生饋入雙工器1430中之二信號。於一個實施例中，雙工器1430為市售雙工器(例如，得自A1微波(A1 Microwave)的型號PB1081WA Ku-頻帶sitcom雙工器)。
雙工器1430耦合至一對低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)1426及1427，其以業界眾所周知的方式進行雜訊濾波功能、降頻轉換功能、及放大。於一個實施例中，LNB 1426及1427係在戶外單元(ODU)中。於另一實施例中，LNB 1426及1427整合入天線設備內部。LNB 1426及1427耦合至機上盒1402，其係耦合至電視1403。
機上盒1402包括一對類比至數位轉換器(ADC)1421及1422，其係耦合至LNB 1426及1427，用以將從雙工器1430輸出的二信號轉換成數位格式。
一旦轉換成數位格式，信號藉解調器1423解調及藉解碼器1424解碼以獲得接收波上的編碼資料。然後發送解碼資料至控制器1425，其發送該解碼資料至電視1403。
控制器1450控制天線1401，包括在單一組合實體孔徑上的二天線孔徑的交插開槽陣列元件。
全雙工通訊系統之一釋例
於另一實施例中，組合天線孔徑使用於全雙工通訊系統。圖20為同時具有發射及接收路徑的通訊系統之另一實施例的方塊圖。雖然圖中只顯示一個發射路徑及一個接收路徑，但通訊系統可包括多於一個發射路徑及/或多於一個接收路徑。
參考圖20，天線1401包括可獨立操作以如前述同時於不同頻率發射及接收的兩個空間交插天線陣列。於一個實施例中，天線1401耦合至雙工器1445。耦合可藉一或多個饋給網路。於一個實施例中，以徑向饋給天線為例，雙工器1445組合二信號，及天線1401與雙工器1445間之連結為可攜載二頻率的單一寬頻饋給天線。
雙工器1445耦合至低雜訊區塊降頻轉換器(LNB)1427，其以業界眾所周知的方式進行雜訊濾波功能及降頻轉換及放大功能。於一個實施例中，LNB 1427係在戶外單元(ODU)中。於另一實施例中，LNB 1427整合入天線設備中。LNB 1427耦合至數據機1460，其係耦合至計算系統1440(例如，電腦系統、數據機等)。
數據機1460包括類比至數位轉換器(ADC)1422，其係耦合至LNB 1427，以將所接收的雙工器1445輸出信號轉換成數位格式。一旦轉換成數位格式，信號藉解調器1423解調及藉解碼器1424解碼以獲得接收波上的編碼資料。然後發送解碼資料至控制器1425，其發送該解碼資料至計算系統1440。
數據機1460也包括編碼器1430，其編碼 欲自計算系統1440發送的資料。編碼資料藉調變器1431調變及然後藉數位至類比轉換器(DAC)1432轉成類比。然後類比信號藉升頻轉換及高通放大器(BUC)1433濾波及提供至雙工器1445的一個埠口。於一個實施例中，BUC 1433係在戶外單元(ODU)中。
以業界眾所周知之方式操作的雙工器1445提供發射信號給天線1401用於發射。
控制器1450控制天線1401，包括在單一組合實體孔徑上的二陣列之天線元件。
注意圖20中顯示的全雙工通訊系統具有多個應用，包括但非僅限於網際網路通訊、車輛通訊(含軟體更新)等。
前文詳細說明的有些部分係就電腦記憶體中之資料位元上的運算之演算法及符碼表示型態呈現。此等演算法描述及表示型態為由熟諳資料處理業界人士使用來最有效地傳遞其工作本質給其它熟諳技藝人士的手段。此處及大致上須瞭解演算法為導致期望結果的自我符合的步驟序列。該等步驟為要求實體數量之實體操控者。通常地，但非必要地，此等數量呈能被儲存、移轉、組合、比較、及以其它方式操控的電氣或磁學信號形式。已證實偶爾方便地，主要為了常用理由，指稱此等信號為位元、數值、元件、符碼、字元、項、數字或其類。
然而，須牢記全部此等及類似術語係與適當實體量相關聯，且只是施加至此等量的方便標籤。除非 如由後文討論顯然易知另行特定陳述，否則須瞭解全文描述中，使用術語諸如「處理」或「運算」或「計算」或「判定」或「顯示」等的討論係指電腦系統或類似電子計算裝置的動作及處理程序，其將電腦系統的暫存器及記憶體內部呈現為實體(電子)量之資料操控及變換成在電腦系統記憶體或暫存器或其它此等資料儲存、傳輸或顯示裝置內部同樣地以實體量表示的其它資料。
本發明也係有關於進行本文中之操作的設備。此設備可特別地建構用於所需目的，或可包含由儲存於電腦中之電腦程式選擇性地啟用或重新組配的一般用途電腦。此種電腦程式可儲存於電腦可讀取儲存媒體中，諸如，但非限制性，任何類型之碟片包括軟碟、光碟、CD-ROM、及磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、或適用於儲存電子指令的任何類型之媒體，及各自耦合至電腦系統匯流排。
本文呈現的演算法及顯示器並非固有地關係任何特定電腦或其它設備。各種一般用途系統可用於依據本文教示的程式，或可證實方便地建構更加特化設備以進行要求的方法步驟。各種此等系統中要求的結構將從後文描述中出現。此外，本發明並非參照任何特定程式語言描述。須瞭解多種程式語言可使用來實施如本文中描述的本發明之教示。
機器可讀取媒體包括用於儲存或傳輸呈由 機器(例如，電腦)可讀取形式的資訊之任何機構。舉例言之，機器可讀取媒體包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置等。
雖然許多本發明之替代及修正對熟諳技藝人士於研讀前文描述之後無疑地將變成顯然易知，但須瞭解藉由例示顯示及描述的任何特定實施例絕非視為限制性。因此，述及各種實施例之細節絕非意圖限制申請專利範圍之範疇，其本身只引述視為本發明必要的該等特徵。

Claims (38)

  1. 一種用於使用一天線之方法，該方法包含：於一天線已經布局於一位置後，接收指示該天線之一天線孔徑的位置資料，以增加由一或多個光伏(PV)結構所做之太陽能捕捉，該等一或多個PV結構係整合至含有一陣列之天線元件的該天線孔徑之一對光學透明基體中之一個光學透明基體上，其中該對光學透明基體包含多個槽縫及多個補片，其中各個補片藉一超材料元件而共同定位在該等多個槽縫中之一槽縫上方且與其分開，其中該等一或多個PV結構係設置於該陣列中之數個天線元件之間且係使用該一個光學透明基體上之一補片金屬層予以連接；及回應於該位置資料，電子式操縱該天線之該陣列之天線元件，以基於該天線之該位置而重新導向一波束朝向一衛星，同時維持用以增加該太陽能捕捉之該天線的該位置。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：至少部分基於由該等一或多個光伏結構捕捉的太陽能而通電該天線。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含：回應於電子式操縱該陣列之天線元件而定位該衛星；及當該天線係在用以增加該太陽能捕捉之該位置時，鎖定至該衛星上。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含使用該天線與該衛星間之通訊以連結至一通訊網路。
  5. 如請求項4之方法，其中該通訊網路包含該網際網路。
  6. 如請求項4之方法，其中該通訊包括一WiFi信號。
  7. 如請求項1之方法，其中定位該天線進一步包含：在多數位置間旋轉該天線；於該等多數位置之各者紀錄太陽能之捕捉量；及基於該太陽能之捕捉量自動地決定指向該天線之一方向；及基於該方向自動地將該天線移動至該位置內。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：展開附接至該天線及具有一或多個光伏結構的至少一個附加物；及使用該至少一個附加物的該等一或多個光伏結構捕捉太陽能。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含使用由該等一或多個光伏結構捕捉的太陽能涓滴細流對供應電力給該天線的一電池組進行充電。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含使用以由該等一或多個光伏結構捕捉的能量涓滴細流充電的該電池組進行一暖啟動。
  11. 如請求項9之方法，其中該電池組係使用於緊急電力或災難恢復。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含於一緊急模式期間使用該天線與該衛星間之通訊以連結至一通訊網路。
  13. 如請求項12之方法，其中該通訊只出現在使用來自以所捕捉的太陽能充電的一電池組的電力。
  14. 如請求項12之方法，其中該通訊包括該天線之位置資料的發射。
  15. 如請求項14之方法，其中該位置資料包含全球定位系統(GPS)資料。
  16. 如請求項12之方法，其中該通訊包括一緊急代碼。
  17. 如請求項1之方法，其中該等光伏結構包含至少一個光伏電池。
  18. 一種天線，其包含：一實體天線孔徑，該實體天線孔徑具有一陣列之天線元件及一或多個光伏結構，該等一或多個光伏結構係整合至該孔徑之一對光學透明基體中之一個光學透明基體上，用以捕捉太陽能以提供電力給該天線，其中該對光學透明基體包含多個槽縫及多個補片，其中各個補片藉一超材料元件而共同定位在該等多個槽縫中之一槽縫上方且與其分開，其中該等一或多個光伏結構係設置於該陣列中之數個天線元件之間且係使用該一個光學透明基體上之一補片金屬層予以連接；及一控制器，用以使用將該實體孔徑的位置列入考慮之一控制演算法，使得該陣列之天線元件被電子式掃描而產生於一期望頻率之一波束，該實體孔徑的位置係用於由該等一或多個光伏結構所做之太陽能的捕捉。
  19. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構中之至少一者係定位在該陣列之天線元件外側的一周邊區域中。
  20. 如請求項19之天線，其中該周邊區域包含於該孔徑上的一溝緣。
  21. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構中之至少一者係定位在包括該陣列之天線元件的一基體上。
  22. 如請求項21之天線，其中該基體包含一玻璃層。
  23. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構係交插於天線元件間。
  24. 如請求項18之天線，其進一步包含：天線元件驅動電路，其用以驅動天線元件；以及一能量收穫子系統，其用以收集由該等一或多個光伏結構捕捉的能量及提供電力給該天線元件驅動電路。
  25. 如請求項24之天線，其中該天線元件驅動電路包含列及行路由，及進一步其中該等一或多個光伏結構之多個光伏結構係在數個列及行路由導體間。
  26. 如請求項24之天線，其中該天線元件驅動電路包含薄膜電晶體(TFT)。
  27. 如請求項18之天線，其中於可調諧開槽陣列之各者中的元件係定位於二或多個環中，及進一步其中該等一或多個光伏結構之多個光伏結構係在該等二或多個環間。
  28. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構包含選自於包含非晶矽光伏電池、多接面光伏電池、及三接面光伏電池之一組群中之一或多者。
  29. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構包含具有不同尺寸的多數光伏電池。
  30. 如請求項18之天線，其中該等天線元件係經控制及可一起操作用以形成供使用於全像式波束操縱的該頻帶之一波束。
  31. 如請求項18之天線，其中該等補片中之各者及其共同定位之槽縫形成一補片/槽縫對，各個補片/槽縫對係基於施加一電壓至該對中之該補片而被關閉或啟動；及其中該控制器係可操作以施加一控制樣式來控制哪些補片/槽縫對被啟動及關閉以產生該波束。
  32. 如請求項31之天線，其中該超材料元件包含液晶。
  33. 如請求項32之天線，其中該超材料元件為紫外光(UV)敏感，及進一步包含於該孔徑之至少一部分上方的一UV吸收層，其用以減少暴露於該液晶的UV輻射量。
  34. 如請求項32之天線，其中該超材料元件為紫外光(UV)敏感，及進一步包含於該孔徑之至少一部分上方的一基體UV過濾器之頂部上的一光學不透明層，其用以防止UV輻射影響該液晶。
  35. 如請求項34之天線，其中該光學不透明層包括用於該陣列中之該等光伏元件中之各者的一開口。
  36. 如請求項18之天線，其中該等一或多個光伏結構包含：電氣串聯連接的光伏電池之群組，而該等群組係又電氣並聯連接。
  37. 如請求項36之天線，其中該等群組係連接至一補片金屬層，該補片金屬層係可操作以分配電力至用於該等天線元件之驅動電路。
  38. 一種天線，其包含：一實體天線孔徑，該實體天線孔徑具有一陣列之天線元件及一或多個光伏結構，該等一或多個光伏結構係整合至該陣列內部及外部的該孔徑之一對光學透明基體中之一個光學透明基體之一表面上，以捕捉太陽能來提供用於該天線的電力，其中該陣列之天線元件包含：天線元件之一可調諧開槽陣列、多數槽縫及在該對光學透明基體上之多數補片，其中該等補片中之各者係藉一超材料元件共同定位於該等多數槽縫中之一槽縫上方且與其分開，形成一補片/槽縫對，各個補片/槽縫對係基於施加一電壓至該對中之該補片而被關閉或啟動，其中該等一或多個光伏結構係設置於該陣列中之數個天線元件之間且係使用該一個光學透明基體上之一補片金屬層予以連接；及一控制器，其用以使用將該實體孔徑的位置列入考慮的一控制演算法，使得該陣列之天線元件被電子式掃描而產生於一期望頻率之一波束，該實體孔徑的位置係用於由該等一或多個光伏(PV)結構所做之太陽能的捕捉，其中該控制器係可操作以施加一控制樣式，來控制哪些補片/槽縫對被啟動及關閉以產生該波束。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10998629B2 (en) * 2016-08-08 2021-05-04 Sharp Kabushiki Kaisha Scanned antenna
USD843356S1 (en) * 2017-04-12 2019-03-19 Kymeta Corporation Antenna
US10965035B2 (en) * 2017-05-18 2021-03-30 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems with ground tuning pads
US11139695B2 (en) 2018-02-12 2021-10-05 Ossia Inc. Flat panel substrate with integrated antennas and wireless power transmission system
US10601367B2 (en) * 2018-05-11 2020-03-24 The Boeing Company System for redirecting sunlight to a mobile platform
US11205900B2 (en) 2019-01-14 2021-12-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Device and method with power control
US11158938B2 (en) 2019-05-01 2021-10-26 Skyworks Solutions, Inc. Reconfigurable antenna systems integrated with metal case
TWI769863B (zh) * 2021-04-01 2022-07-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置
CN113438566A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 集芯微科技(浙江)有限公司 一种基于透明玻璃的自供电信能一体化***
US11658723B2 (en) * 2021-09-13 2023-05-23 Qualcomm Incorporated Energy harvesting via self-interference in a full-duplex communication mode
US20230238697A1 (en) * 2022-01-21 2023-07-27 Kymeta Corporation Power planes for a radio frequency (rf) metamaterial antenna
CN114865295B (zh) * 2022-05-23 2023-03-07 电子科技大学 一种光电能量一体化收集天线
WO2023245590A1 (zh) * 2022-06-24 2023-12-28 京东方科技集团股份有限公司 全息天线及电子设备
WO2024087043A1 (zh) * 2022-10-26 2024-05-02 京东方科技集团股份有限公司 全息天线及电子设备
DE102022004246A1 (de) 2022-11-16 2024-05-16 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG Antennen- und Solarzellenanordnung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050001954A1 (en) * 2001-03-16 2005-01-06 Stephenson Stanley W. Polymer-dispersed liquid-crystal display comprising an ultraviolet blocking layer and methods for making the same
US20110011657A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Donnell Michael C Solar electric scooter
US20120032847A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Utah State University Integrated reconfigurable solar panel antenna
US20150236415A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-20 Adam Bily Dynamic polarization and coupling control from a steerable, multi-layered cylindrically fed holographic antenna
WO2015175839A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 California Institute Of Technology Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0629734A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Sony Corp 平面型アンテナ
US5864316A (en) * 1996-12-30 1999-01-26 At&T Corporation Fixed communication terminal having proximity detector method and apparatus for safe wireless communication
JP2000165128A (ja) 1998-11-26 2000-06-16 Hitachi Shonan Denshi Co Ltd 太陽電池アンテナ及びその装置
US20070240757A1 (en) * 2004-10-15 2007-10-18 The Trustees Of Boston College Solar cells using arrays of optical rectennas
EP2137789B1 (en) * 2007-03-16 2013-05-08 Mobile SAT Ltd. A vehicle mounted antenna and methods for transmitting and/or receiving signals
ITPN20070021A1 (it) * 2007-04-16 2008-10-17 Project Srl Antenna solare
US7920891B2 (en) 2007-09-21 2011-04-05 Kwak John J Stand alone emergency signal device housed in cell phone
CN101989626B (zh) * 2009-07-31 2013-01-16 马健 快装定日镜及其制备的太阳能光伏光热***
TWI495195B (zh) * 2009-08-04 2015-08-01 Ind Tech Res Inst 太陽能光電轉換裝置
CN102934237B (zh) * 2010-03-24 2016-10-05 米纳·达内希 集成光伏电池和射频天线
US8427378B2 (en) * 2010-07-27 2013-04-23 Harris Corporation Electronic device having solar cell antenna element and related methods
ES2382264B1 (es) * 2010-09-21 2013-04-03 Abengoa Solar New Technologies S.A. Planta hibrida gestionable de tecnologia termosolar y fotovoltaica y metodo de funcionamiento de la misma
US20130266319A1 (en) * 2011-02-11 2013-10-10 AMI Research & Development, LLC Photonic Antenna
US9246230B2 (en) * 2011-02-11 2016-01-26 AMI Research & Development, LLC High performance low profile antennas
JP2013009488A (ja) * 2011-06-23 2013-01-10 Toyota Motor Corp 電力復旧システム
CN202534654U (zh) * 2012-02-29 2012-11-14 上海禅德智能科技有限公司 光伏电池组件与信号收发天线一体集成装置
US20150155396A1 (en) * 2012-04-24 2015-06-04 Laurence H. Cooke Solar antenna array and its fabrication
US9917217B2 (en) * 2012-04-24 2018-03-13 Novasolix, Inc. Solar antenna array and its fabrication and uses
US20140261648A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Q1 Nanosystems Corporation Methods for manufacturing three-dimensional metamaterial devices with photovoltaic bristles
US10256548B2 (en) 2014-01-31 2019-04-09 Kymeta Corporation Ridged waveguide feed structures for reconfigurable antenna
US9786986B2 (en) * 2014-04-07 2017-10-10 Kymeta Coproration Beam shaping for reconfigurable holographic antennas
WO2015179214A2 (en) 2014-05-14 2015-11-26 California Institute Of Technology Large-scale space-based solar power station: power transmission using steerable beams
US11362228B2 (en) 2014-06-02 2022-06-14 California Institute Of Technology Large-scale space-based solar power station: efficient power generation tiles
WO2016089836A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-09 4CSOLAR, Inc. Floating solar panel systems
US9565541B2 (en) * 2014-12-29 2017-02-07 Iridium Satellite Llc Emergency communications from a local area network hotspot

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050001954A1 (en) * 2001-03-16 2005-01-06 Stephenson Stanley W. Polymer-dispersed liquid-crystal display comprising an ultraviolet blocking layer and methods for making the same
US20110011657A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Donnell Michael C Solar electric scooter
US20120032847A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Utah State University Integrated reconfigurable solar panel antenna
US20150236415A1 (en) * 2014-02-19 2015-08-20 Adam Bily Dynamic polarization and coupling control from a steerable, multi-layered cylindrically fed holographic antenna
WO2015175839A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 California Institute Of Technology Large-scale space-based solar power station: packaging, deployment and stabilization of lightweight structures

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A1; *

Also Published As

Publication number Publication date
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