Lc储存器
阅读说明：本技术 Lc储存器 (LC storage ) 是由 史蒂夫·霍德华·林 卡格达斯·瓦雷尔 弗利克斯·陈 于 2018-06-12 设计创作，主要内容包括：公开了一种用于在天线阵列的两个区域之间交换液晶(LC)的设备及其使用方法。在一个实施例中,天线包括：天线元件阵列,该天线元件阵列具有利用第一基板和第二基板的一部分形成的多个辐射射频(RF)天线元件,其中在第一基板与第二基板之间具有液晶；以及结构,该结构位于第一基板和第二基板之间且在RF天线元件之外的区域,以由于LC膨胀从形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间收集LC。(devices for exchanging Liquid Crystal (LC) between two areas of an antenna array and methods of using the same are disclosed.in embodiments, an antenna includes an array of antenna elements having a plurality of radiating Radio Frequency (RF) antenna elements formed with portions of a 4682 th substrate and a second substrate with liquid crystal between the th substrate and the second substrate, and a structure between the th substrate and the second substrate and in an area outside the RF antenna elements to collect LC from between the th substrate and the second substrate forming the RF antenna elements due to LC expansion.)
优先权
本专利申请要求于2017年6月13日提交的申请序列号62/519,057、题为“LC储存器”的对应临时专利申请的优先权，并通过引用将该对应临时专利申请并入本专利申请。
技术领域
本发明的实施例涉及具有液晶(LC)的射频(RF)设备的领域；更具体地，本发明的实施例涉及具有在超材料调谐天线中使用的液晶(LC)的射频(RF)设备，该超材料调谐天线包括收集LC或向天线元件所在的天线的区域提供LC的区域。
背景技术
近来，已经公开了使用基于液晶(LC)的超材料天线元件作为设备的一部分的表面散射天线和其他此类射频设备。就天线而言，LC已用作天线元件的一部分，用于调谐天线元件。例如，使用液晶显示器(LCD)领域中公知的LCD制造工艺，将LC放置在包括天线阵列的两个玻璃基板之间。使用间隙间隔物将这些玻璃基板间隔开，并使用某些类型的密封剂(例如，粘合剂)将这些玻璃基板在边缘处密封。
在温度范围内，空的液晶单元的体积由玻璃基板、间隙间隔物和边缘密封件的热膨胀系数(CTE)控制。由于液晶单元中的温度变化，液晶体积的变化将大于液晶单元本身的腔体体积变化，因为LC的体积膨胀系数远大于LC单元组件的CTE。
随着温度升高，LC体积的总体变化将大于腔体体积的增加，而且液晶间隙将不再由密封件和间隔物控制，导致大于所需的液晶盒间隙、LC间隙均匀性降低、以及受影响元件的谐振频率的偏移。这种间隙的不均匀性结果不再由间隔物控制。由于LC的体积膨胀，一旦基板上不再有足够的压力将基板保持在间隔物上，则间隙将由其他机械因素控制。换言之，体积的增加将不会导致均匀的间隙分布，并且LC将移动以实现机械平衡而不受间隔物的控制。这意味着LC可能聚集在某些位置，以最好地缓解机械应力。例如，靠近密封区域的单元间隙由间隔物/粘合剂固定。如果其他条件都完美的话，则在更高的温度下，分段区域上的LC厚度分布将在孔径的中心显示出比在边缘处更大的厚度，因为靠近单元边缘的单元间隙由边界密封粘合剂控制，其是一种比液晶低的热膨胀材料。
随着温度降低，LC的体积将小于LC单元腔体的体积，从而降低LC单元的内部压力。随后，如果间隔物的弹性模量使得间隔物上增加的压力可以压缩间隔物，则大气压力将在单元间隔物上更紧地向下推玻璃，从而减小单元间隙。如果体积差异足够大，则这可能会导致LC体积由溶解在LC中的残留气体代替的地方。这种情况的直接结果可能是孔径中产生空隙，在该孔径中，LC的电介质已被影响天线元件性能的残留气体所代替。一旦单元充分加热，则这些空隙消失可能需要一些时间(如果空隙中有足够的气体，则气体可能需要重新溶解才能使空隙消失)。另外，在形成空隙的位置，可能存在对齐缺陷。
与低温情况类似的问题可能由较低的大气压力导致，例如在较高的海拔产生的大气压力。在这种情况下，减小了施加在基板上的压力(将基板保持在它们的间隔物上)。可能导致不均匀和空隙。
因此，随着周围温度和压力的变化，LC单元间隙的变化以及LC单元间隙的不均匀性的增加，对于形成正常工作的RF天线元件是有问题的。
发明内容
公开了一种用于在天线阵列的两个区域之间交换液晶(LC)的设备及其使用方法。在一个实施例中，天线包括：天线元件阵列，该天线元件阵列具有利用第一基板和第二基板的一部分形成的多个辐射射频(RF)天线元件，其中在第一基板与第二基板之间具有液晶；以及结构，该结构位于第一基板和第二基板之间且在RF天线元件之外的区域，以由于LC膨胀从形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间收集LC。
附图说明
根据下文给出的详细描述和本发明的各个实施例的附图将更全面地理解本发明，然而不应将本发明限制于特定实施例，而是仅用于说明和理解。
图1A至图1C示出基于温度的处于不同状态的天线孔径的一部分。
图2A示出在热膨胀期间控制形成天线元件的基板之间的间隙。
图2B示出形成被配置为在热收缩期间控制间隙的天线元件的基板。
图3示出天线阵列分段的一个实施例中的潜在储存器布置。
图4示出从底部供应LC的天线阵列分段，使得惰性气泡最终位于分段的上角。
图5A至图5C示出在不同阶段具有气泡的天线孔径分段的一个实施例的一部分的侧视图。
图6示出圆柱形馈电全息径向孔径天线的一个实施例的示意图。
图7示出包括接地平面和可重构谐振器层的一行天线元件的透视图。
图8A示出可调谐谐振器/槽的一个实施例。
图8B示出物理天线孔径的一个实施例的截面图。
图9A至图9D示出用于创建带槽阵列的不同层的一个实施例。
图10示出圆柱形馈电天线结构的一个实施例的侧视图。
图11示出具有出射波的天线系统的另一个实施例。
图12示出矩阵驱动电路相对于天线元件放置的一个实施例。
图13示出TFT封装的一个实施例。
图14是具有同时发送和接收路径的通信系统的一个实施例的框图。
具体实施方式
公开了一种包括液晶(LC)的天线。在一个实施例中，该天线包括LC储存器，以从天线中辐射射频(RF)天线元件所在的区域收集LC，以及向该区域提供LC。由于膨胀，LC储存器从辐射RF天线元件所在的区域收集LC。在一个实施例中，LC位于包括RF天线元件的一对基板之间。在一个实施例中，由于至少一种环境变化(例如，温度变化、压力变化等)，LC膨胀到LC储存器中(即进行LC膨胀)。由于天线孔径中的温度范围和压力范围的影响，使用LC储存器有助于减少并可能最小化LC间隙变化和空隙形成。换言之，LC储存器提供了一种方法，该方法减小并可能最小化电介质厚度在天线工作的温度范围内的变化，从而提高天线性能。
图1A-1C示出天线孔径的局部侧视图。天线孔径包括具有被内部有LC的间隙隔开的贴片和虹膜对的两个基板。基板被间隙隔离件隔开。
参照图1A，贴片玻璃基板101在虹膜玻璃基板102上方。虹膜金属(层)103在虹膜玻璃基板102上，并且虹膜111位于玻璃基板102上方的不包括虹膜金属103的区域中。间隔物108(例如，光敏间隔物)位于贴片玻璃基板101和虹膜玻璃基板102之间的虹膜金属103的顶部。
粘合剂110将虹膜玻璃基板102上的虹膜金属103附着到贴片玻璃基板101上的贴片金属106，并用作边界密封件以容纳LC。注意的是，可以在天线元件阵列中使用粘合剂，以在密封天线孔径的边缘的同时将贴片玻璃基板101和虹膜玻璃基板102附着在多个位置。
LC 105位于粘合剂110和间隔物108中的一个之间，而LC 107位于两个间隔物108之间以及贴片106下方。
图1B示出当温度变化为正时图1A的天线孔径的局部视图。温度升高导致基板之间的LC膨胀。在靠近边界密封件(例如，粘合剂110)的边缘处，基板之间的LC间隙的变化很小。而且，靠近间隔物的间隙更宽，从而导致基板101和102不与间隔物108接触。在贴片虹膜重叠处的LC间隙也更宽，从而引起RF元件的谐振频率的偏移。然而，随着LC体积膨胀增加变得更大，LC间隙以不均匀的方式增大。
在低温情况下，单元的孔径部分中的腔体的缩小将比LC体积慢得多。图1C示出当温度变化为负时图1A的部分天线孔径。在这种情况下，靠近间隔物108的LC间隙比间隔物108之间的LC间隙窄，从而使得基板(例如，玻璃基板101)在间隔物108上方成帐篷状。这也可导致RF元件处的谐振频率。
为了避免与温度和/或压力的正负变化相关的问题，孔径中包括LC储存器。在一个实施例中，储存器的性质将是，当LC体积大于腔体体积时，储存器从LC单元腔体的“质量区域”吸收过量的LC体积。在一个实施例中，质量区域是在图3中定义为RF有源区的孔径的区域。也就是说，在天线阵列的分段中，存在放置有RF天线元件的区域和没有RF天线元件的其他区域，并且未放置RF天线元件的区域用作LC储存器。在相反的情况下，当LC体积小于腔体体积时，储存器将LC提供给LC单元腔体的质量区域。这就要求，在各种情况下，储存器(位于质量区域之外)在热时吸收多余的LC，而在冷时提供额外的LC。
在一个实施例中，为了使储存器有效，控制了腔体的孔径质量区域中的LC间隙。在温度较高的情况下，LC的体积膨胀将趋向于将基板推开，从而以不受控制且不均匀的方式增大间隙。
为了使用间隔物控制间隙，将两个基板在它们的间隔物上保持在一起。这在腔体内部以内部方式完成或在腔体外部以外部方式完成。更具体地，在一个实施例中，LC单元形成为在单元的外部与单元的内部之间具有压力差。这是由于在压力下形成单元间隙、压缩间隔物和间隔物之间的间隙、进行密封然后释放外部压力而导致的；如果没有施加外部压力，这反过来会导致腔体中LC的体积比腔体所能容纳的LC的体积略小。由此产生的单元的外部与单元的内部之间的压力差将基板保持在间隔物上。可选地，可以在将基板粘合在一起的同时形成单元间隙。借助RF元件之间的可用空间，可以使用元件之间的粘合剂点来实现，与使用LCD不同，LCD没有可用空间来实现这样的结构。在这种情况下的优势是，使用粘合剂将基板保持在一起，在LC膨胀期间间隙变化的可能性较小，因为LC流入储存器的速度比基板被推开的速度慢地。在使用粘合剂将基板保持在一起时，孔径中的间隔物用于控制间隙。在一个实施例中，在组装过程之前，将粘合剂施加到一个或两个基板上。在组装期间，两个基板与内部间隔物保持接触，同时粘合剂固化以将基板保持在一起。这将确保当LC的体积膨胀超过腔体体积膨胀时，两个基板在孔径质量区域内保持在一起。不需要粘合剂将基板在质量区域外保持在一起。超出填充孔径区域中的间隙所需的LC流入质量区域外的LC储存器，而不是将基板推开。
因此，在正温度变化的情况下，储存器为多余的LC(由于LC膨胀)提供了位置，而在负温度变化的情况下，储存器将LC提供给腔体的孔径部分，这有助于防止形成空隙。
在一个实施例中，以这样的方式设计储存器：储存器的体积可以容易地膨胀和收缩，以应对单元内压力的微小变化。在高温情况下，随着LC的体积超过腔体的总体积(由于孔径区域中的LC间隙相对于LC体积增加缓慢)，储存器会吸收多余的LC，而不会显著增加单元内部的压力。在另一种情况下，随着温度降低，储存器以这样的方式向孔径提供LC：单元中的压力不会显著降低。(LC是一种流体，由于相对固定的腔体内的压缩或膨胀而引起的压力变化可以很大)。
有几种方法可以实现此目标。这些方法包括在质量区域外的区域中建造储存器结构，并在储存器结构中包括气泡。
在孔径质量区域外的区域中建造储存器结构
在一个实施例中，储存器结构具有可用于建造储存器的以下特征中的一个或多个。注意的是，储存器的所需体积以及用于放置储存器的可用面积也是储存器设计中的考虑因素，但是可以由本领域技术人员基于天线阵列其余部分的设计来确定。
在一个实施例中，孔径质量区域之外的一个或多个玻璃基板(例如，虹膜、贴片或两者)具有减小的厚度。换言之，将储存器区域中的玻璃(基板)进行选择性地变薄。在一个实施例中，玻璃变薄了一半。例如，在玻璃基板的厚度为700微米的情况下，孔径质量区域外的玻璃基板的厚度减小到了350微米。这使得玻璃基板可以响应于内部压力因膨胀/收缩而产生的变化而更容易地向内或向外弯曲。注意的是，不需要将一个或多个基板变薄一半。可以使用其他数量的薄化。
在一个实施例中，间隔物的位置、尺寸、杨氏模量(弹性模量)和弹簧常数影响LC储存器的操作。间隔物可以是光敏间隔物(例如，聚合物间隔物)。
例如，将储存器区域中的间隔物改变为具有比天线元件的质量区域中的弹簧常数低的弹簧常数(相对于孔径质量区域中的间隔物)，以便这些区域中的天线元件腔体可以更容易地改变体积以响应压力变化。在一个实施例中，天线元件区域中的弹簧常数约为108N/m，而质量区域外的区域中的弹簧常数约为105至106N/m。注意的是，这些仅仅是示例，并且弹簧常数可以取决于多个影响因素，包括但不限于储存器几何形状、基板材料常数、间隔物材料常数等。
在另一个实施例中，在储存器区域中间隔物密度降低。虽然密度的任何降低都会改善性能，但在一个实施例中，在储存器区域中密度降低了75％。注意的是，在其他实施例中，这些数字因它们对间隔物所用材料、间隔物尺寸等的依赖性而有所不同。
在又一个实施例中，间隔物在储存器区域中缩短了。缩短的量基于间隔物对体积的影响。缩短间隔物产生的体积越大越好。由于需要防止两个基板(及其上建造的结构)接触，因此可以抵消这种考虑。在一个实施例中，间隔物高度降低了80％。注意的是，还可以使用其他减少的量。例如，在一个实施例中，储存器间隔物形成在不包含虹膜金属层的区域中。更具体地，在一个实施例中，虹膜金属层为2um厚。在这种情况下，在RF有源区域之外，对这种金属的需求由波导考虑因素控制(例如，不能有RF泄漏通过的孔)，而单元间隙大约为2.7um。如果将虹膜金属从这些区域的储存器区域中移除，则这些区域中的可用体积增加2um的厚度。
在又一个实施例中，中间反向压力水平用于密封储存器区域中的LC单元，这是密封处理的一部分。在密封处理中，单元中有LC，边界密封件中有一个开口。在一个实施例中，通过真空填充放置LC。但是，这不是必需的，可以使用其他公知技术来放置LC。对单元加压以将LC从单元中移除。因此，LC储存器中的LC的量是通过加压处理控制的。因此，反向加压密封处理使用一种向分段的选定区域施加压力的机制。
在一个实施例中，以如下方式填充和密封包含RF天线元件的天线分段：储存器在填充之后处于中间体积状态，在该中间体积状态下，储存器没有完全充满也没有完全空置。处于中间体积下，储存器能够接收并提供LC。天线分段结合在一起以便形成整个天线阵列。有关天线分段的更多信息，请参见名称为“圆柱形馈电天线的孔径分割”、专利号为9,887,455的美国专利。
图2A示出在热膨胀期间控制形成天线元件的基板之间的间隙。参照图2A，位于光敏间隔物201之间的粘合剂点202将贴片玻璃基板231和虹膜基板232保持在一起。这使得过量的LC 220能够流入LC储存器210，当温度变化大于零时，LC储存器210在基板之间的该区域处进行膨胀。在一个实施例中，粘合剂点202包括粘性液体紫外线(UV)粘合剂。在一个实施例中，LC储存器210所位于的基板之间的间隙是由于该区域中的基板之间缺乏粘合剂以及该位置处的基板变薄所致。
图2B示出形成在光敏间隔物201之间的粘合剂点202，该粘合剂点202将形成天线元件的基板保持在一起以在热收缩期间控制间隙。在这种情况下，当温度变化小于零时，LC储存器210提供LC 220。在一个实施例中，LC储存器210所处的基板之间的间隙是由于在LC储存器区域中的基板之间缺少光敏间隔物以及该位置处的基板变薄所致。这也可以通过在LC储存器210的区域中设置更短的光敏间隔物来实现，从而使基板在LC储存器210的区域中朝向彼此的移动限于该更短的光敏间隔物的高度。通过使用在光敏间隔物201之间形成的粘合剂点202，当温度变化小于零时，在热收缩期间防止了帐篷化和可能的空隙形成。
因此，包含LC储存器210的基板的区域充当打开和关闭的弹簧状隔膜，从而使LC进入和离开LC储存器210。这样，两个基板在热膨胀期间不会被推开。
图3示出天线阵列分段的一个实施例中的潜在储存器的布置。参照图3，来自分段的RF天线孔径的分段包括由RF有源区域边界303界定的RF有源区域302。RF质量区域302是天线元件(例如，如下文更详细描述的表面散射超材料天线元件)所在的位置。在一个实施例中，RF有源区域302外部的分段的区域301是放置储存器的位置。在一个实施例中，包括边界以限制RF储存器在分段中的大小和/或约束LC流动的位置。在一个实施例中，LC储存器与质量区域中的LC保持恒定的液压接触。
注意的是，在孔径的分段中可能有一个以上的LC储存器，以使LC可以基于温度和/或压力的变化而扩展到分段中的多个位置或从该分段的多个位置流出。
选择性气泡技术
在一个实施例中，LC储存器中包括气泡。气泡表示空隙区域，因为其是LC单元内存在可压缩性(与诸如LC、玻璃、金属等不可压缩不同)的区域。换言之，LC储存器包括可压缩介质。可压缩性部分是由于在该区域中不存在LC但存在气泡。在一个实施例中，气体处于低于大气压的压力下。注意的是，空隙中的压力越高，制造足够大小的储存器所需的体积就越大。
如上所述，LC储存器与质量区域内的LC保持恒定的液压接触。即，在储存器空间与天线的有源区域中的LC之间存在连续或恒定的液压或流体接触。
在一个实施例中，气泡是不与LC相互作用的惰性气体。例如，可以使用氮气或氩气。当压力变化较小时，惰性气体气泡的体积可以膨胀和收缩。通过控制气泡形成的位置，并确保气泡保持在所需位置，可以在温度范围内控制LC进出充满气泡的LC储存器的移动，从而使气泡的一部分体积分充当LC的储存器。
在一个实施例中，在填充过程中形成气泡时，控制气泡的组成和位置。如果在填充过程中引入了惰性气体，则在脱气之后但在填充之前，一旦LC密封了填充口，便会捕获单元内部的背景气体(惰性气体)。在一个实施例中，在填充之前，单元的体积、LC中惰性气体的溶解度、以及填充室中惰性气体的分压将控制填充完成之后剩下气泡的体积。在一个实施例中，如果气泡形成为真空，则残余气体的组成并不重要。此外，如果具有RF天线元件并一起形成阵列的天线分段垂直定向，并且胶合线适当塑形后，则气泡的最终位置将位于最高点。
在一个实施例中，气泡放置并停留在特定位置。在一个实施例中，这是通过迫使气泡在这样的位置形成实现的：在该位置处(相对于所有其他位置)的气泡在所有条件下是系统可能的最低能量状态。在一个实施例中，通过采取几个步骤来创建该状态。一种可以使气泡的位置成为气泡的表面面积显著减小甚至最小化的地方。降低状态能量的另一种方法是降低基板表面在该位置的表面能，以使LC不会在该区域中润湿基板。因此，对于气泡向其他地方移动或重新形成，必须克服通过迫使LC进入该低表面能区域来将气泡从其位置移出，以及在已经充满LC的区域内重新形成气泡的能量势垒和预算。最后，如果气泡在重力作用下局部地位于最高点，则在天线的正常定位范围内，还会对气泡的移动产生障碍。
图4示出从底部供应LC的天线阵列分段401，使得惰性气泡402最终位于分段401的上角。可选地，可以以最后填充最远点(气泡402将驻留在这里)的方式填充天线阵列分段401。注意的是，如果在更水平的位置填充，则可以将分段401倾斜以迫使气泡402驻留在特定位置。有关分段的更多信息，请参见名称为“圆柱形馈电天线的孔径分割”、专利号为9,887,455的美国专利。
图5A至图5C示出基于温度的处于三种不同状态的气泡。参照图5B，在室温下时，气泡402的尺寸一定。如图5A中所示，LC从气泡402流走，使得当温度变化小于零时，LC体积在LC储存器中的变化小于零。如图5C所示，LC流向气泡402，使得当温度变化大于零时，LC体积在LC储存器中的变化大于零。
在一个实施例中，小气泡在由虹膜金属形成的腔体中形成。在这种情况下，空隙在虹膜中得以稳定。对于RF有源区域外的储存器，在RF扼流圈特征外的虹膜层中具有稳定空隙的许多小特征是形成储存器的另一种方法。
天线实施例的示例
上述LC储存器可在多个天线实施例中使用，包括但不限于平板天线。本文公开了这种平板天线的实施例。平板天线包括天线孔径上的一个或多个天线元件阵列。在一个实施例中，天线元件包括液晶单元。在一个实施例中，平板天线是圆柱形馈电天线，该圆柱形馈电天线包括矩阵驱动电路以唯一地寻址和驱动未以行和列放置的天线元件中的每一个。在一个实施例中，元件成环放置。
在一个实施例中，具有一个或多个天线元件阵列的天线孔径包括联接在一起的多个分段。当联接在一起时，这些分段的组合形成天线元件的闭合同心环。在一个实施例中，同心环相对于天线馈电器同心。
天线系统的示例
在一个实施例中，平板天线是超材料天线系统的一部分。本文描述了用于通信卫星地球站的超材料天线系统的实施例。在一个实施例中，天线系统是在移动平台(例如航空、海上、陆地等)上操作的卫星地球站(Earth Station，ES)的组件或子系统，移动平台使用Ka频带或Ku频带频率进行民用商业卫星通信。注意的是，天线系统的实施例也可用在不在移动平台(例如固定或可移动地球站)上的地球站中。
在一个实施例中，天线系统使用表面散射超材料技术，以形成和控制通过单独的天线发射和接收的波束。在一个实施例中，与采用数字信号处理以电形成和控制波束(例如相控阵天线)的天线系统相反，天线系统是模拟系统。
在一个实施例中，天线系统包括三个功能子系统：(1)包括圆柱形波导馈电构架的波导结构；(2)作为天线元件一部分的波散射超材料单位单元阵列；以及(3)使用全息原理控制由超材料散射元件形成可调节辐射场(波束)的控制结构。
天线元件
图6示出圆柱形馈电全息径向孔径天线的一个实施例的示意图。参照图6，天线孔径具有放置在围绕圆柱形馈电天线的输入馈电器602的同心环中的天线元件603的一个或多个阵列601。在一个实施例中，天线元件603是辐射射频(RF)能量的RF谐振器。在一个实施例中，天线元件603包括在天线孔径的整个表面上交错并分布的Rx和Tx虹膜。下文更详细地描述了这种天线元件的示例。注意的是，本文描述的RF谐振器可以用于不包括圆柱形馈电器的天线中。
在一个实施例中，天线包括用于经由输入馈电器602提供圆柱波馈电的同轴馈电器。在一个实施例中，圆柱形波导馈电构架使用从馈电点以圆柱形方式向外传播的励磁，从中心点向天线馈电。也就是说，圆柱形馈电天线产生向外传播的同心馈电波。即便如此，围绕圆柱形馈电器的圆柱形馈电天线的形状可以是圆形的、方形的或任意形状。在另一个实施例中，圆柱形馈电天线产生向内行进的馈电波。在这种情况下，馈电波最自然地来自环形结构。
在一个实施例中，天线元件603包括虹膜且图6的孔径天线用于生成由使用来自圆柱形馈电波的励磁定形的主波束，以通过可调谐液晶(LC)材料辐射虹膜。在一个实施例中，天线可以励磁从而以所需的扫描角度辐射水平或垂直极化的电场。
在一个实施例中，天线元件包括一组贴片天线。该组贴片天线包括散射超材料元件阵列。在一个实施例中，天线系统中的每个散射元件是单位单元的一部分，该单位单元包括下导体、介电基板和上导体，上导体嵌入了蚀刻或沉积在上导体上的互补电感电容谐振器(“互补电LC”或“CELC”)。如本领域技术人员能理解的，在CELC的背景下，LC指的是电感-电容，而不是液晶。
在一个实施例中，液晶(LC)设置在散射元件周围的间隙中。该LC由上述实施例驱动器直接驱动。在一个实施例中，液晶封装在每个单位单元中，并将与槽关联的下导体和与其贴片关联的上导体分开。液晶的介电常数是包含液晶的分子的取向函数，并且可以通过调节液晶上的偏压来控制分子的取向(并因此调节介电常数)。在一个实施例中，液晶使用该特性集成了用于将能量从导波传输到CELC的通/端开关。当接通时，CELC像电小型偶极天线一样发射电磁波。注意的是，本文的教导不限于具有以二进制方式传输能量来进行操作的液晶。
在一个实施例中，该天线系统的馈电器几何结构使得天线元件被定位成与波导馈电器中的波导矢量成45度角(45°)。注意的是，可以使用其他定位(例如成40°角)。元件的这个位置能够控制由元件接收或传输/辐射的自由空间波。在一个实施例中，天线元件被设置成具有小于天线工作频率的自由空间波长的元件间间隔。例如，如果每个波长有四个散射元件，则30GHz发射天线中的元件将有约2.5mm(即，30GHz的10mm自由空间波长的1/4)。
在一个实施例中，如果控制到相同的调谐状态，则两组元件彼此垂直并且同时具有相等的波幅励磁。相对于馈电波励磁将它们转动+/-45°，则一次实现两个期望的特性。将一组转动0°，另一组转动90°将实现垂直目标，但不是等幅励磁目标。注意的是，当从两侧向单结构中的天线元件阵列馈电时，可以使用0°和90°实现隔离。
每个单位单元的辐射功率的量通过使用控制器向贴片施加电压(跨LC通道电势)来控制。每个贴片的迹线用于向贴片天线提供电压。电压用于调谐或去谐电容，从而调谐各个元件的谐振频率以形成波束。所需的电压取决于所用的液晶混合物。液晶混合物的电压调谐特性主要由液晶开始受电压和饱和电压影响的阈值电压描述，高于该阈值电压，电压的增加不会引起液晶的大调谐。对于不同的液晶混合物，这两个特征参数可以改变。
在一个实施例中，如上所述，矩阵驱动器用于向贴片施加电压，以便与将每个单元与所有其他单元分开来驱动，而不需要单独连接每个单元(直接驱动)。由于元件密度高，矩阵驱动器是单独寻址每个单元的有效方法。
在一个实施例中，天线系统的控制结构具有2个主要部件：天线阵列控制器，其包括用于天线系统的驱动电子器件，位于波散射结构下方，和矩阵驱动转换阵列，其以不干扰辐射的方式散布在整个辐射RF阵列中。在一个实施例中，用于天线系统的驱动电子器件包括商用电视设备中使用的商用现货LCD控制器，其通过调节到该元件的AC偏置信号的波幅或占空比来调节每个散射元件的偏置电压。
在一个实施例中，天线阵列控制器还包括执行软件的微处理器。控制结构还可以包括传感器(例如GPS接收器、三轴罗盘、3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计等)以向处理器提供位置和方向信息。位置和方向信息可以由地球站中和/或可以不是天线系统一部分的其他系统提供给处理器。
更具体地，天线阵列控制器控制关闭哪些元件和打开哪些元件以及在操作频率下的相位和振幅电平。通过施加电压对元件进行选择性失谐以进行频率操作。
为了传输，控制器向RF贴片提供电压信号阵列以创建调制或控制模式。控制模式使元件转换到不同的状态。在一个实施例中，与方波(即正弦灰度调制模式)相反，使用了各种元件接通和断开到不同的电平的多态控制进一步近似正弦控制模式。在一个实施例中，一些元件比其他元件辐射更强，而不是一些元件辐射而一些元件不辐射。可变辐射通过施加特定的电压电平实现，该电压电平将液晶介电常数调节到不同的量，从而可变地使元件失谐并使一些元件比其他元件辐射更多。
由元件的超材料阵列产生的聚焦波束可以通过相长干涉和相消干涉的现象解释。如果单个的电磁波在自由空间中相遇时具有相同的相位，则将它们相加(相长干涉)，并且如果它们在自由空间中相遇时相位相反，则将它们相互抵消(相消干涉)。如果带槽天线中的槽被定位成使得每个连续槽位于与导波的励磁点不同的距离处，则来自该元件的散射波的相位将与前一槽的散射波的相位不同。如果槽间隔开四分之一的引导波长，则每个槽将散射具有距前一槽的四分之一相位延迟的波。
使用该阵列，能增加可以产生的相长干涉和相消干涉的模式数量，使得理论上可以使用全息术原理在距离天线阵列的瞄准线增加或减少九十度(90°)的任意方向上指向波束。因此，通过控制哪些超材料单位单元接通或断开(即通过改变接通哪些单格以及断开哪些单格的模式)，可以产生不同的相长干涉和相消干涉模式，并且天线可以改变主波束的方向。接通和断开单位单元所需的时间决定了波束从一个位置变换到另一个位置的速度。
在一个实施例中，天线系统为上行链路天线产生一个可控波束并且为下行链路天线产生一个可控波束。在一个实施例中，天线系统使用超材料技术接收波束并解码来自卫星的信号，并且形成指向卫星的发射波束。在一个实施例中，与采用数字信号处理以电形成和转向波束(例如相控阵天线)的天线系统相反，天线系统是模拟系统。在一个实施例中，尤其当与传统的卫星天线接收器相比时，天线系统被认为是平面的且相对低轮廓的“表面”天线。
图7示出包括接地平面和可重构谐振器层的一行天线元件的透视图。可重构谐振器层1230包括可调谐槽1210的阵列。可调谐槽1210的阵列可以被配置为将天线指向所需的方向。可以通过改变液晶上的电压来调谐/调节每个可调谐槽。
控制模块1280联接到可重构谐振器层，以通过改变图8A中的液晶上的电压来调制可调谐槽1210的阵列。控制模块1280可以包括现场可编程门阵列(“FPGA”)、微处理器、控制器、片上系统(SoC)或其他处理逻辑。在一个实施例中，控制模块1280包括逻辑电路(例如多路复用器)以驱动可调谐槽1210的阵列。在一个实施例中，控制模块1280接收包括待被驱动到可调谐槽1210的阵列上的全息衍射图的规范的数据。可以响应于天线和卫星之间的空间关系产生全息衍射图，使得全息衍射图在适当的通信方向上控制下行链路波束(并且如果天线系统执行发射操作，则控制上行链路波束)。虽然未在每个图中绘出，但是类似于控制模块1280的控制模块可以驱动本公开附图中描述的每个可调谐槽阵列。
射频(“RF”)全息术也可以使用类似技术，其中当RF参考波束遭遇RF全息衍射图时可以产生所需的RF波束。在卫星通信的情况下，参考波束是馈电波的形式，例如馈电波1205(在一些实施例中约为20GHz)。为了将馈电波变换成辐射波束(为了发送或接收目的)，在所需的RF波束(目标体束)和馈电波(参考波束)之间计算干涉图。干涉图被驱动到可调谐槽1210的阵列上作为衍射图，使得馈电波被“转向”成所需的RF波束(具有期望的波形和方向)。换言之，遇到全息衍射图的馈电波“重建”根据通信系统的设计要求形成的目标波束。全息衍射图包括每个元件的励磁，并且通过
图8A示出可调谐谐振器/槽1210的一个实施例。可调谐槽1210包括虹膜/槽1212、辐射贴片1211和设置在虹膜1212和贴片1211之间的液晶1213。在一个实施例中，辐射贴片1211与膜片1212共同定位。
图8B示出物理天线孔径的一个实施例的截面图。天线孔径包括接地平面1245和虹膜层1233内的金属层1236，虹膜层1233包括在可重构谐振器层1230中。在一个实施例中，图8B的天线孔径包括图8A的多个可调谐谐振器/槽1210。虹膜/槽1212由金属层1236中的开口限定。馈电波，例如图8A的馈电波1205可具有与卫星通信信道兼容的微波频率。馈电波在接地平面1245和谐振器层1230之间传播。
可重构谐振器层1230还包括垫圈层1232和贴片层1231。垫圈层1232设置在贴片层1231和虹膜层1233之间。注意的是，在一个实施例中，间隔物可以代替垫圈层1232。在一个实施例中，虹膜层1233是包括铜层作为金属层1236的印刷电路板(“PCB”)。在一个实施例中，虹膜层1233是玻璃。虹膜层1233可以是其他类型的基板。
可以在铜层中蚀刻开口以形成槽1212。在一个实施例中，虹膜层1233通过导电粘合层与图8B中的另一结构(例如波导)导电联接。注意的是，在一个实施例中，虹膜层不通过导电粘合层导电联接，而是与非导电粘合层接合。
贴片层1231也可以是包括金属作为辐射贴片1211的PCB。在一个实施例中，垫圈层1232包括提供机械支座以限定金属层1236和贴片1211之间尺寸的间隔物1239。在一个实施例中，间隔物为75微米，但也可以使用其他尺寸(例如3-200mm)。如上所述，在一个实施例中，图8B的天线孔径包括多个可调谐谐振器/槽，例如包括图8A的贴片1211、液晶1213和虹膜1212的可调谐谐振器/槽1210。液晶1213的腔室由间隔物1239、虹膜层1233和金属层1236限定。当腔室填充有液晶时，可以将贴片层1231层压到间隔物1239上以密封谐振器层1230内的液晶。
可以调制贴片层1231和虹膜层1233之间的电压以调谐贴片和槽(例如可调谐谐振器/槽1210)之间的间隙中的液晶。调节液晶1213上的电压会改变槽(例如可调谐谐振器/槽1210)的电容。因此，可以通过改变电容来改变槽(可调谐谐振器/槽1210)的电抗。槽1210的谐振频率也根据等式
在一个实施例中，行中的可调谐槽彼此间隔λ/5。可以使用其他间距。在一个实施例中，行中的每个可调谐槽与相邻行中最近的可调谐槽间隔λ/2，因此，不同行中的共同定向的可调谐槽间隔λ/4，但是其他间距(例如λ/5、λ/6.3)也是可行的。在另一个实施例中，行中的每个可调谐槽与相邻行中最近的可调谐槽间隔λ/3。
实施例使用了可重构超材料技术，例如于2014年11月21日提交的申请号为14/550,178、名称为“来自可控制圆柱形馈电全息天线的动态极化和耦合控制”的美国专利申请，以及于2015年1月30日提交的申请号为14/610,502、名称为“用于可重构天线的脊状波导馈电结构”的美国专利申请所描述的。
图9A至图9D示出用于创建带槽阵列的不同层的一个实施例。天线阵列包括位于环中的天线元件，例如图6所示的示例环。注意的是，在该示例中天线阵列具有用于两种不同类型的天线元件，其用于两种不同类型的频带。
图9A示出具有与槽对应的位置的第一虹膜板层的一部分。参照图9A，圆圈是虹膜基板底侧金属化部分中的开口区域/槽，并且用于控制元件与馈电(馈电波)的耦合。注意的是，该层是可选层且并未在所有设计中使用。图9B示出带槽的第二虹膜板层的一部分。图9C示出第二虹膜板层的一部分上的贴片。图9D示出带槽阵列的一部分的俯视图。
图10示出圆柱形馈电天线结构的一个实施例的侧视图。天线使用双层馈电结构(即，两层馈电结构)产生向内行波。在一个实施例中，天线包括圆形的外形，但不是必需的。也就是说，可以使用非圆形向内行进结构。在一个实施例中，图10的天线结构包括同轴馈电器，例如于2014年11月21日提交的公开号为2015/0236412、名称为“可转向圆柱形馈电全息天线的动态极化和耦合控制”的美国专利中所描述的。
参照图10，同轴引脚1601用于激发天线的低电平的场。在一个实施例中，同轴引脚1601是容易获得的50Ω同轴引脚。同轴引脚1601与作为导电接地平面1602的天线结构的底部联接(例如，用螺栓联接)。
作为内部导体的间隙导体1603与导电接地平面1602分开。在一个实施例中，导电接地平面1602和间隙导体1603彼此平行。在一个实施例中，接地平面1602和间隙导体1603之间的距离为0.1-0.15”。在另一个实施例中，该距离可以是λ/2，其中λ是在操作频率下的行波的波长。
接地平面1602通过间隔物1604与间隙导体1603分开。在一个实施例中，间隔物1604是泡沫或类似空气的间隔物。在一个实施例中，间隔物1604包括塑料间隔物。
介电层1605位于间隙导体1603的上部。在一个实施例中，介电层1605是塑料。介电层1605的目的是相对于自由空间速度减慢行波。在一个实施例中，介电层1605相对于自由空间使行波减慢30％。在一个实施例中，适合于波束形成的折射率范围是1.2-1.8，其中自由空间根据定义具有等于1的折射率。可以使用其他介电间隔物材料，例如塑料来达到这种效果。注意的是，只要能实现期望的波减速效果，可以使用除塑料之外的材料。可选地，具有分布结构的材料可以用作介电层1605，例如可以加工或光刻限定的周期性亚波长金属结构。
RF阵列1606位于介电层1605的上部。在一个实施例中，间隙导体1603和RF阵列1606之间的距离为0.1-0.15”。在另一个实施例中，该距离可以是λeff/2，其中λeff是设计频率下介质中的有效波长。
天线包括侧面1607和1608。侧面1607和1608成角度以使来自同轴引脚1601的行波馈电通过反射从间隙导体1603(间隔层)下方的区域传播到间隙导体1603上方的区域(介电层)。在一个实施例中，侧面1607和1608的角度为45°角。在可选实施例中，侧面1607和1608可以用连续半径代替以实现反射。虽然图10示出具有45°角的成角度的侧面，但是可以使用实现从低电平馈电到高电平馈电的信号传输的其他角度。也就是说，假设低电平馈电中的有效波长通常会不同于高电平馈电中的有效波长，则可以使用与理想的45°角有一些偏差的角度辅助从低电平到高电平馈电的传输。例如，在另一个实施例中，使用了单个阶跃器替代45°角。天线一端的阶跃器围绕介电层、间隙导体和间隔层。两个相同的阶跃器位于这些层的另一端。
在操作中，当从同轴引脚1601馈送馈电波时，波从位于接地平面1602和间隙导体1603之间的区域中的同轴引脚1601同心地向外行进。同心输出的波被侧面1607和1608反射并在间隙导体1603和RF阵列1606之间的区域中向内行进。从自圆周长边缘反射使得波保持同相(即它是同相反射)。行波被介电层1605减慢。此时，行波开始与RF阵列1606中的元件相互作用和激发以获得所需的散射。
为了终止行波，在天线的几何中心处的天线中包括终端1609。在一个实施例中，终端1609包括引脚终端(例如50Ω引脚)。在另一个实施例中，终端1609包括RF吸波器，该RF吸波器终止未使用的能量，以防止未使用的能量通过天线的馈电结构反射回来。这些元件可以用在RF阵列1606的上部。
图11示出具有输出波的天线系统的另一个实施例。如图11所示，两个接地平面1610和1611基本上彼此平行，在接地平面之间具有介电层1612(例如塑料层等)。RF吸收器1619(例如电阻器)将两个接地平面1610和1611联接在一起。同轴引脚1615(例如50Ω)向天线馈电。RF阵列1616位于介电层1612和接地平面1611的上部。
在操作中，馈电波通过同轴引脚1615馈入并同心地向外行进且与RF阵列1616的元件相互作用。
图10和11的两个天线中的圆柱形馈电器改进了天线的使用角度。在一个实施例中，天线系统在所有方向上的瞄准线的服务角度为75度(75°)，而不是正负四十五度方位角(±45°Az)和正负二十五度仰角(±25°E1)的服务角度。与由许多单独的辐射器组成的天线一样，整体天线增益取决于组成元件的增益，组成元件本身是与角度相关的。当使用共同的辐射元件时，整体天线增益通常随着波束进一步远离瞄准线而降低。在远离瞄准线75度处，预计增益显著降低约6dB。
具有圆柱形馈电器的天线的实施例解决了一个或多个问题。与使用共同分频器网络馈电的天线相比，其包括显著简化馈电结构，因此减少了所需的总天线和天线馈电量；通过较粗略的控制(一直延伸到简单的二进制控制)保持高波束性能，降低了对制造和控制误差的敏感度；由于圆柱定向的馈电波导致了远场中的空间多样化的旁瓣，因此与直线馈电相比，提供了更有利的波瓣图；并且使得偏振是动态的，包括允许左旋圆、右旋圆和线性偏振而不需要偏振器。
波散射元件阵列
图10的RF阵列1606和图11的RF阵列1616包括波散射子系统，该子系统包括充当辐射器的一组贴片天线(即散射体)。该组贴片天线包括散射超材料元件阵列。
在一个实施例中，天线系统中的每个散射元件是单位单元的一部分，该单位单元包括下导体、介电基板和上导体，上导体嵌入了蚀刻或沉积在上导体上的互补电感电容谐振器(“互补电LC”或“CELC”)。
在一个实施例中，液晶(LC)注入到散射元件周围的间隙中。液晶封装在每个单位单元中，并将与槽关联的下导体和与槽的贴片关联的上导体分开。液晶的介电常数是包含液晶的分子的取向的函数，并且可以通过调节液晶上的偏压来控制分子的取向(并因此调节介电常数)。液晶使用该特性起到了将能量从导波传输到CELC的通/断开关的作用。当接通时，CELC像电小型偶极天线一样发射电磁波。
控制LC的厚度增加了波束切换速度。下导体和上导体之间的间隙(液晶厚度)减少百分之五十(50％)使得速度增加四倍。在另一个实施例中，液晶的厚度使得波束切换速度约为十四毫秒(14ms)。在一个实施例中，以本领域公知的方式掺杂LC以改善响应性，从而可以满足7毫秒(7ms)的要求。
CELC元件响应于平行施加到CELC元件的平面并垂直于CELC间隙补偿的磁场。当在超材料散射单格中向液晶施加电压时，导波的磁场分量引起CELC的磁励磁，CELC反过来产生与导波相同频率的电磁波。
由单个CELC产生的电磁波的相位可以通过CELC在导波矢量上的位置来选择。每个单元产生与CELC平行的导波同相的波。因为CELC小于波长，所以当输出波通过CELC下方时，输出波与导波具有相同的相位。
在一个实施例中，该天线系统的圆柱馈电器几何结构使得CELC元件与波导馈电器的波导矢量成45度角(45°)。元件的这个位置能够控制从元件产生或由元件接收的自由空间波的极化。在一个实施例中，CELC被设置成具有小于天线工作频率的自由空间波长的元件间间隔。例如，如果每个波长有四个散射元件，则30GHz发射天线中的元件将有约2.5mm(即，为30GHz的10mm自由空间波长的1/4)。
在一个实施例中，CELC用包括共同地定位到槽上且两者之间具有液晶的贴片的贴片天线实现。在这方面，超材料天线的作用类似于带槽(散射)波导。对于带槽波导，输出波的相位取决于槽相对于导波的位置。
单元放置
在一个实施例中，天线元件以考虑到系统矩阵驱动电路的方式放置在圆柱形馈电天线孔径上。单元的放置包括矩阵驱动的晶体管的放置。图12示出矩阵驱动电路相对于天线元件放置的一个实施例。参图12，行控制器1701分别经由行选择信号Row1和Row2与晶体管1711和1712联接，并且列控制器1702经由列选择信号Column1与晶体管1711和1712联接。晶体管1711通过与贴片1731的连接还联接到天线元件1721，而晶体管1712通过与贴片1732的连接而联接到天线元件1722。
在单位单元放置在非规则网格中的圆柱形馈电器天线上实现矩阵驱动电路的初始方法中，执行了两个步骤。在第一步中，将单元放置在同心环上，并且将每个单元与放置在单元旁的晶体管连接，并用作开关以分别驱动每个单元。在第二步中，构建矩阵驱动电路，以便在矩阵驱动方法需要时将每个晶体管与唯一地址连接起来。由于矩阵驱动电路由行和列迹线(类似于LCD)构建，但是单元放置在环上，因此没有系统的方法为每个晶体管分配唯一的地址。这种映射问题导致覆盖所有晶体管的电路非常复杂，并导致物理迹线数量显著增加以完成布线。由于单格的密度高，这些迹线会因为耦合效应干扰天线的RF性能。而且，由于迹线的复杂性和高封装密度，迹线的布线不能通过商用的布局工具来实现。
在一个实施例中，在放置单元和晶体管之前预先定义了矩阵驱动电路。这确保了驱动所有单元所需的最少数量的迹线，其中每个单元具有唯一的地址。该策略降低了驱动电路的复杂性并简化了布线，从而改善了天线的RF性能。
更具体地，在一种方法中，在第一步中，将单元放置在由描述每个单元的唯一地址的行和列组成的规则的矩形网格上。在第二步中，将单元分组并转换成同心圆，同时保持它们的地址以及与第一步中定义的行和列的连接。这种转换的目的不仅是将单元放在环上，而且还要保持单元之间的距离和环之间的距离在整个孔上保持恒定。为了实现这一目标，有几种方法对单元进行分组。
在一个实施例中，使用了TFT封装以在矩阵驱动器中实现放置和唯一寻址。图13示出TFT封装的一个实施例。参照图13，其示出具有输入和输出端口的TFT和保持电容器1803。有连接到迹线1801的两个输入端口和连接到迹线1802的两个输出端口，以使用行和列将TFT连接在一起。在一个实施例中，行和列迹线90°角交叉，以减少并可能最小化行和列迹线之间的联接。在一个实施例中，行和列迹线在不同的层上。
全双工通信系统的示例
在另一个实施例中，全双工通信系统中使用了组合的天线孔径。图14是具有同时发送和接收路径的通信系统的另一个实施例的框图。虽然仅示出一个发送路径和一个接收路径，但是通信系统可以包括多于一个的发送路径和/或多于一个的接收路径。
参照图14，天线1401包括两个空间交错的天线阵列，它们可独立地操作以在不同的频率下同时发送和接收，如上文所述。在一个实施例中，天线1401与双工器1445联接。可以通过一个或多个馈电网络联接。在一个实施例中，在径向馈电天线的情况下，双工器1445将两个信号组合，并且天线1401和双工器1445之间的连接是可以承载两个频率的单个宽带馈电网络。
双工器1445与低噪声块下变频器(LNB)1427联接，低噪声块下变频器以本领域公知的方式执行噪声滤波功能、降频功能和放大功能。在一个实施例中，LNB 1427在室外单元(ODU)中。在另一个实施例中，LNB 1427集成到天线设备中。LNB 1427与调制解调器1460联接，调制解调器1460与计算系统1440(例如计算机系统、调制解调器等)联接。
调制解调器1460包括联接到LNB 1427的模数转换器(ADC)1422，以将从双工器1445输出的接收信号转换为数字格式。一旦转换成数字格式，信号则由解调器1423解调并由解码器1424解码以获得接收波上的编码数据。然后将解码的数据发送到控制器1425，控制器1425将其发送到计算系统1440。
调制解调器1460还包括编码器1430，编码器1430对待从计算系统1440发送的数据进行编码。经编码的数据由调制器1431调制，然后由数模转换器(DAC)1432转换为模拟信号。然后，模拟信号由BUC(升变频和高通放大器)1433进行滤波，并提供给双工器1445的一个端口。在一个实施例中，BUC 1433在室外单元(ODU)中。
以本领域公知的方式操作的双工器1445向天线1401提供发射信号以进行发射。
控制器1450控制天线1401，天线1401包括单个组合物理孔径上的两个天线元件阵列。
通信系统修可以改为包括上述组合器/仲裁器。在这样的情况下，组合器/仲裁器在调制解调器之后但在BUC和LNB之前。
注意的是，图14中所示的全双工通信系统具有许多应用，包括但不限于互联网通信、车辆通信(包括软件更新)等。
本文描述了多个示例实施例。
示例1为一种天线，该天线包括：天线元件阵列，该天线元件阵列具有利用第一基板和第二基板的一部分形成的多个辐射射频(RF)天线元件，其中在第一基板与第二基板之间具有液晶(LC)；以及结构，该结构位于第一基板和第二基板之间且在RF天线元件之外的区域，以由于LC膨胀从形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间的区域收集LC。
示例2为示例1的天线，其可以可选地包括由于环境变化引起的LC膨胀。
示例3为示例2的天线，其可以可选地包括环境变化，该环境变化包括压力或温度变化。
示例4为示例1的天线，其可以可选地包括结构由于LC收缩可操作地向形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间的区域提供LC。
示例5为示例4的天线，其可以可选地包括由于环境变化引起的LC收缩。
示例6为示例5的天线，其可以可选地包括环境变化，该环境变化包括压力或温度变化。
示例7为示例1的天线，其可以可选地包括在RF天线元件的区域外的第一基板的刚度小于在该区域内的第一基板的刚度。
示例8为示例1的天线，其可以可选地包括第一基板和第二基板由多个间隔物分开。
示例9为示例1的天线，其可以可选地包括RF天线元件外的区域中的一个或多个间隔物的弹簧常数不同于RF天线元件区域内的间隔物的弹簧常数。
示例10为示例8的天线，其可以可选地包括RF天线元件外的区域的间隔物密度小于RF天线元件区域内的间隔物密度。
示例11为示例8的天线，其可以可选地包括RF天线元件外的区域内的间隔物比RF天线元件区域内的间隔物短。
示例12为示例1的天线，其可以可选地包括结构包括可压缩介质。
示例13为示例12的天线，其可以可选地包括气泡是不与LC反应的气体。
示例14为示例1的天线，其可以可选地包括结构与RF元件的区域中的LC保持恒定的液压接触。
示例15为示例1的天线，该天线可以可选地包括：天线馈电器，以输入从馈电器同心传播的馈电波；多个槽；以及多个贴片，其中，使用LC将贴片中的每一个共同定位在多个槽中的槽之上，并与该多个槽中的槽分离，且形成贴片/槽对，每个贴片/槽对通过向控制模式指定的对中的贴片施加电压来控制。
示例16是示例15的天线，其可以可选地包括：天线元件是一起被控制和操作的，以形成用于在全息波束转向中使用的频带的波束。
示例17为一种天线，包括：天线元件阵列，该天线元件阵列具有利用第一基板和第二基板的一部分形成的多个辐射射频(RF)天线元件，其中在第一基板与第二基板之间具有液晶；以及结构，该结构位于第一基板和第二基板之间且在RF天线元件之外的区域，用作因LC膨胀或收缩而来自RF天线元件的区域的LC的源和容器，LC的膨胀和收缩由环境变化导致。
示例18为示例17的天线，其可以可选地包括环境变化，该环境变化包括压力或温度变化。
示例19为示例17的天线，其可以可选地包括在RF天线元件的区域外的第一基板的刚度小于在该区域内的第一基板的刚度。
示例20为示例17的天线，其可以可选地包括：第一基板和第二基板由多个间隔物分开，且RF天线元件外的区域中的一个或多个间隔物的弹簧常数不同于RF天线元件区域内的间隔物的弹簧常数。
示例21为示例17的天线，其可以可选地包括：第一基板和第二基板由多个间隔物分开，且RF天线元件外的区域的间隔物密度小于RF天线元件区域内的间隔物密度。
示例22为示例17的天线，其可以可选地包括：第一基板和第二基板由多个间隔物分开，且RF天线元件外的区域的间隔物比RF天线元件区域内的间隔物短。
示例23为示例17的天线，其可以可选地包括结构包括气泡。
示例24为示例23的天线，其可以可选地包括气泡是不与LC反应的气体。
示例25为天线，包括：天线元件阵列，具有利用第一基板和第二基板的部分形成的多个辐射射频(RF)天线元件，第一基板和第二基板之间有液晶(LC)；以及LC储存器，收集由LC膨胀导致的来自形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间的区域的LC，LC膨胀由至少一种环境变化引起。
示例26为示例25的天线，其可以可选地包括：由于LC收缩，LC储存器可操作地向形成RF天线元件的第一基板和第二基板之间的区域提供LC，LC收缩由至少一种环境变化引起。
示例27为示例25的天线，其可以可选地包括结构与RF天线元件的区域中的LC保持恒定的液压接触。
以上详细描述的一些部分是根据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现的。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的方法。这里的算法通常被认为是取得所需结果的自相一致的步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操作的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操作的电信号或磁信号的形式。事实证明，有时将这些信号称为比特、值、元素、符号、字符、术语、数字等是方便的，这主要是出于通用的原因。
然而，应该记住的是，所有这些和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非从以下讨论中明确说明，否则应当理解的是，在整个说明书中，使用诸如“处理”或“计算”或“确定”或“显示”等术语的讨论指的是计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理，该计算机系统或类似的电子计算设备操控在计算机系统的寄存器和存储器中以物理(电子)量表示的数据并将其转换成与在计算机系统存储器或寄存器或其他诸如信息存储、传输或显示装置中以物理量表示的其他数据类似的数据。
本发明还涉及用于执行本文操作的设备。该设备可以为所需目的而专门建造，或者其可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，例如但不限于：包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘的盘的任意类型，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，EPROM，EEPROM，磁卡或光卡，或适用于存储电子指令的任何类型的介质，并且每个介质都与计算机系统的总线连接。
本文给出的算法和显示并非固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统可以根据本文的教导与程序一起使用，或者可以证明构造更专用的设备以执行所需的方法步骤是方便的。各种这些系统所需的结构将从下面的描述中看出。另外，本发明没有参考任何特定的编程语言来描述。应当理解的是，可以使用各种编程语言来实现如本文所述的本发明的教导。
机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)；随机存取存储器(“RAM”)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存装置；等等。
尽管在阅读了前面的描述之后，本发明的许多改变和修改对于本领域普通技术人员来说无疑将变得显而易见，但是应该理解的是，通过举例的方式示出和描述的任何特定实施例绝不意图被视为限制。因此，对各种实施例的细节的参考并不旨在限制权利要求的范围，权利要求本身仅叙述被认为是对本发明必不可少的那些特征。
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