АНТЕННА ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ С УПРАВЛЯЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ Российский патент 2025 года по МПК H01Q3/24 H04B7/05 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится, в общем, к беспроводной связи и, в частности, к антенне поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

Описание предшествующего уровня техники

[0002] В некоторых регионах и местностях для обеспечения связи прокладка физических кабелей или установка вышки с базовыми станциями сотовой связи не целесообразна, например, из-за малого количества пользователей и низкой нагрузки на сеть сотовой связи. Применение интеллектуальных ретрансляторов (SR) или систем Фиксированного беспроводного доступа (FWA) может решить проблему доступа «последней мили» (канала, соединяющего клиентское оборудование с узлом доступа оператора связи), особенно для областей так называемых «цифровых пустынь», в которых отсутствует инфраструктура, такая как кабели или волоконно-оптические линии, и для областей «затенения сигнала», в которые не проходит сигнал базовой станции сотовой связи, затеняемый, например, зданиями или другими объектами в черте города. В этом случае, особенно для регионов с небольшим количеством пользователей, экономически целесообразно найти решение с упрощенной архитектурой и меньшим энергопотреблением, но достаточной для низкой нагрузки и обеспечивающей полный функционал формирования заданной диаграммы направленности (луча) антенны и осуществления сканирования лучом антенны в требуемом секторе сканирования.

[0003] Антенна поверхностной волны, использующая только один порт подачи радиочастотного (РЧ) сигнала, имеет низкую потребляемую мощность постоянного тока, а также, благодаря большой апертуре антенны, возможность обеспечения высокого коэффициента направленности диаграммы направленности и усиления, поэтому этот тип антенн является хорошим кандидатом для систем связи в областях «цифровых пустынь» и областях «затенения сигнала». Из уровня техники известны технические решения антенн поверхностных волн, в которых также осуществляется сканирование антенным лучом, реализованное с помощью pin-диодов или варакторов. Однако в большинстве существующих технических решений они расположены очень близко к апертуре антенны, что влияет на характеристики излучения и формирования луча. Кроме того, эти элементы требуют согласующих цепей для компенсации паразитного реактивного сопротивления схемы смещения. Все это увеличивает общие потери и снижает эффективность антенны.

[0004] В уровне техники известны технические решения для антенны поверхностной волны.

[0005] В документе «Amit M. Patel, Anthony Grbic «A Printed Leaky-Wave Antenna Based on a Sinusoidally-Modulated Reactance Surface», IEEE Transactions on Antennas and Propagation, том: 59, выпуск: 6, опубликован 19.04.2011, https://ieeexplore.ieee.org/document/5752223» предложена антенна поверхностной волны на печатной плате на основе поверхности с синусоидально-модулированным реактивным сопротивлением. Излучающая область антенны образована металлическими полосками, расположенными на диэлектрическом слое поперек направления распространения волны. Антенна излучает только в одном направлении и сканирование лучом не может быть реализовано.

[0006] В документе «Meng Wang et al. «Frequency-Fixed Beam-Scanning Leaky-Wave Antenna Using Electronically Controllable Corrugated Microstrip Line», IEEE Transactions on Antennas and Propagation, том: 66, выпуск: 9, опубликован 13.06.2018, https://ieeexplore.ieee.org/document/8383999» предложена антенна поверхностной волны, содержащая гребенчатую микрополосковую линию, нагруженную варакторами. Для сканирования лучом антенны поверхностный импеданс антенны перенастраивают, изменяя емкость варактора. Эффективность излучения очень низкая около 0,2 из-за вносимых потерь управляющих варакторов, сопротивление применяемого варактора составляет 5,41 Ом. Из-за температурной зависимости варакторы выдают нестабильные значения емкости, что приводит к нестабильному формированию луча и его рассеянию.

[0007] В документе «Huan-Huan Lv et al. «Fixed-Frequency Beam-Steering Leaky-Wave Antenna With Switchable Beam Number», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, том: 19, выпуск: 12, опубликован 08.09.2020, https://ieeexplore.ieee.org/document/9188025» предложена антенна поверхностной волны, содержащая поверхность с изменяемым импедансом. Для сканирования лучом антенны импеданс антенны изменяют варакторами. Схема управления антенны сложна и может влиять на излучение антенны и диаграмму направленности антенны, поскольку она размещена в том же слое, где формируется диаграмма направленности антенны. Из-за температурной зависимости варакторы выдают нестабильные значения емкости, что приводит к нестабильному формированию луча и рассеянию луча. Варакторы имеют паразитное реактивное сопротивление, требующее компенсации, следовательно, необходимы дополнительные согласующие схемы и SMD-компоненты, что усложняет конструкцию антенны. SMD-компоненты требуют сложной высокоточной пайки, что усложняет изготовление антенны.

[0008] В документе «V.A. Manasson et al. «An optically controlled MMW beam-steering antenna based on a novel architecture», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, том: 45, выпуск: 8, опубликован 06.08.2002, https://ieeexplore.ieee.org/document/618462» предложена антенна, представляющяя собой компактное устройство с реконфигурируемыми фотоиндуцированными плазменными решетками (PIPG) в полупроводниковой пластине в качестве выходной апертуры. Эта апертура питается от туннельно-связанного диэлектрического волновода. PIPG значительно ослабляет распространяющуюся волну. Возможность составить апертуру требуемого размера весьма ограничена. Сканирование лучом антенны составляет около ±15 градусов. На краю полупроводниковой пластины возникает паразитное торцевое излучение. Антенна имеет сложную конструкцию.

[0009] В документе «Ziwei Li et al. «Metantenna design with one-dimensional holographic concept», International Jornal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, опубликован 15.01.2021, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mmce.22536» предложена антенна поверхностной волны, содержащая продольно расположенные ряды токопроводящих полос. Угол наклона луча зависит от поверхностного импеданса, который задан шириной полос и размерами ячеек, состоящих из двух соседних полос. Антенна излучает только в одном направлении и сканирование лучом не может быть реализовано.

[0010] Патент Китая CN 113098536 B, выданный 11.11.2022 и озаглавленный «COMMUNICATION TRANSMISSION SYSTEM BASED ON RECONFIGURABLE HOLOGRAPHIC METASURFACE AND COMMUNICATION OPTIMIZATION METHOD», предлагает передающую систему связи на основе реконфигурируемой голографической метаповерхности, содержащую модуль определения направления антенного луча, модуль цифрового формирования антенного луча, реконфигурируемую голографическую метаповерхность и модуль управления напряжением смещения. Реконфигурируемая голографическая метаповерхность содержит ячейки из двух токопроводящих полос, соединенных варактором, который изменяет импеданс ячейки посредством изменения емкости варактора. Схема управления антенны сложна и может влиять на излучение антенны и диаграмму направленности антенны, поскольку она размещена в том же слое, где формируется диаграмма направленности антенны, что приводит к нестабильному формированию луча. Из-за температурной зависимости варакторы выдают нестабильные значения емкости, что приводит к нестабильному формированию луча и рассеянию луча. Варакторы имеют паразитное реактивное сопротивление, требующее компенсации, следовательно, необходимы дополнительные согласующие схемы и SMD-компоненты, что усложняет конструкцию антенны. SMD-компоненты требуют сложной высокоточной пайки, что усложняет изготовление антенны.

[0011] Требуется альтернативное решение, в котором решены следующие проблемы:

реализация системы управления для обеспечения управления диаграммой направленности антенны,

обеспечение широкоугольного сканирования лучом антенны с использованием только одного РЧ канала,

высокая эффективность антенны, работающей на частоте миллиметрового диапазона длин волн, и

простая конструкция из легкодоступных материалов и компонентов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] В настоящей заявке предложены антенны поверхностной волны с управлением диаграммой направленности на основе фотопроводящей пластины. Это решение может быть очень эффективным для миллиметрового диапазона длин волн благодаря простой системе управления и отсутствию паразитных реактивных сопротивлений, требующих компенсации. Альтернативное решение может быть выполнено с использованием pin-диодов, что моет быть удобнее в зависимости от доступной компонентной базы. Предложенное решение обеспечивает:

возможность управления диаграммой направленности антенны,

широкоугольное сканирование лучом антенны с использованием только одного РЧ канала,

высокую эффективность антенны, работающей на частоте миллиметрового диапазона длин волн, и

простую конструкцию из легкодоступных материалов и компонентов.

[0013] Один аспект настоящего изобретения обеспечивает антенну поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, при этом упомянутая антенна выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн, и при этом упомянутая антенна содержит: печатную плату, содержащую расположенные в указанном порядке снизу вверх по меньшей мере: металлический слой заземления; диэлектрический слой, при этом диэлектрический слой является волноведущей структурой; ряды металлизированных участков, расположенные на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом в каждом ряду между металлизированными участками сформированы промежутки, и каждые два соседних металлизированных участка образуют ячейку, и при этом радиочастотный (РЧ) сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков; сквозные отверстия, выполненные в по меньшей мере диэлектрическом слое и металлическом слое заземления, при этом сквозные отверстия расположены в по меньшей мере промежутках между металлизированными участками в каждой ячейке; фотопроводящий слой, расположенный на верхней поверхности металлизированных участков, при этом его внешняя поверхность образует поверхность излучения антенны; источники света, выполненные с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя заземления через сквозные отверстия на участки фотопроводящего слоя, находящиеся между металлизированными участками в каждой ячейке; и блок управления импедансом, выполненный с возможностью управления диаграммой направленности антенны посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков посредством включения и выключения источников света, при этом при включенном источнике света в результате эффекта фотопроводимости в участке фотопроводящего слоя, на который падает свет от источника света через сквозное отверстие, между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков образуется электрический контакт с целью изменения импеданса в ячейке металлизированных участков в зависимости от оптической мощности света от источника света, а при выключенном источнике света электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков не изменяется.

[0014] В дополнительном аспекте металлизированные участки имеют одинаковую длину в направлении рядов металлизированных участков.

[0015] В другом дополнительном аспекте металлизированные участки имеют разную длину в направлении рядов металлизированных участков.

[0016] В еще одном дополнительном аспекте металлизированные участки имеют два разных значения длины в направлении рядов металлизированных участков.

[0017] В еще одном дополнительном аспекте печатная плата дополнительно содержит металлический слой на верхней поверхности диэлектрического слоя, при этом металлизированные участки выполнены в упомянутом металлическом слое.

[0018] В еще одном дополнительном аспекте металлизированные участки нанесены на нижнюю поверхность фотопроводящего слоя.

[0019] В еще одном дополнительном аспекте металлизированные участки имеют по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы, при этом в каждой ячейке металлизированных участков металлизированные участки в форме прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки или Т-образной формы расположены с осевой симметрией относительно друг друга, а металлизированные участки Г-образной формы расположены с центральной симметрией относительно друг друга, и при этом размер каждого металлизированного участка в продольном направлении ряда металлизированных участков больше, чем размер каждого металлизированного участка в поперечном направлении ряда металлизированных участков.

[0020] В еще одном дополнительном аспекте сквозные отверстия выполнены в диэлектрическом слое, металлическом слое заземления и краях металлизированных участков, обращенных друг к другу в ячейках металлизированных участков.

[0021] В еще одном дополнительном аспекте фотопроводящий слой выполнен в виде участков фотопроводника, при этом участки фотопроводника расположены над ячейками металлизированных участков и перекрывают промежутки между металлизированными участками и края металлизированных участков, обращенные друг к другу в ячейках металлизированных участков.

[0022] В еще одном дополнительном аспекте источник света расположен непосредственно под сквозным отверстием.

[0022] В еще одном дополнительном аспекте антенна дополнительно содержит оптоволокна, при этом одни концы оптоволокон подсоединены к сквозным отверстиям со стороны металлического слоя заземления, а источники света примыкают к другим концам оптоволокон.

[0023] В еще одном дополнительном аспекте источник света является светоизлучающим диодом или полупроводниковым лазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL).

[0024] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков разделены на периоды изменения импеданса, при этом каждый период изменения импеданса содержит ячейки металлизированных участков, расположенные последовательно в по меньшей мере одном ряду металлизированных участков, при этом в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с включенными источниками света расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с выключенными источниками света расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и при этом в рядах металлизированных участков каждого периода изменения импеданса количество ячеек металлизированных участков с включенными источниками света одинаковое и количество ячеек металлизированных участков с выключенными источниками света одинаковое и зависит от требуемого угла наклона диаграммы направленности антенны.

[0025] В еще одном дополнительном аспекте антенна дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки, и при этом по меньшей мере один ряд металлизированных участков расположен между двух групп рядов дополнительных металлизированных участков.

[0026] В еще одном дополнительном аспекте антенна дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки, и при этом группы рядов дополнительных металлизированных участков и ряды металлизированных участков чередуются друг с другом.

[0027] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков образуют по меньшей мере одну группу рядов металлизированных участков, при этом упомянутая антенна дополнительно содержит по меньшей мере две EBG-структуры (структуры по типу электромагнитного кристалла с запрещенной зоной), состоящие из по меньшей мере двух рядов EBG элементов, выполненных в печатной плате, и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов металлизированных участков расположена между двух EBG-структур.

[0028] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков образуют группы рядов металлизированных участков, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков, группы рядов металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы, и при этом упомянутая печатная плата дополнительно содержит: металлизированный участок в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое, при этом геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка в форме круга наложены друг на друга, и при этом фотопроводящий слой покрывает металлизированный участок в форме круга; переходные металлизированные отверстия, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие и набор переходных металлизированных отверстий, при этом центральное переходное металлизированное отверстие проходит через геометрический центр поверхности печатной платы, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка в форме круга, и при этом переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков и центров групп рядов металлизированных участков, и при этом вокруг каждого переходного металлизированного отверстия, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков, в металлизированном участке в форме круга образован зазор, и каждое переходное металлизированное отверстие, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков, содержит контактную площадку, расположенную на диэлектрическом слое в зазоре; сквозные отверстия, выполненные в диэлектрическом слое и металлическом слое заземления и расположенные в зазорах, при этом в каждом зазоре расположено по одному сквозному отверстию; и источники света, выполненные с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя заземления через сквозные отверстия, расположенные в зазорах, на участки фотопроводящего слоя для обеспечения проводимости в зазорах и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков, и соседними переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков, при этом РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий и металлизированный участок в форме круга образуют цилиндрический резонатор, и при этом при включенном источнике света образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков, а при выключенном источнике света электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков.

[0029] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны, и РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой в геометрическом центре поверхности печатной платы.

[0030] Другой аспект настоящего изобретения обеспечивает антенну поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, при этом упомянутая антенна выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн, и при этом упомянутая антенна содержит: печатную плату, содержащую расположенные в указанном порядке снизу вверх по меньшей мере: металлический слой заземления; диэлектрический слой, при этом диэлектрический слой является волноведущей структурой; ряды металлизированных участков, расположенные на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом в каждом ряду между металлизированными участками сформированы промежутки, и каждые два соседних металлизированных участка образуют ячейку, и при этом радиочастотный (РЧ) сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков; pin-диоды, соединяющие концы металлизированных участков, обращенных друг к другу в каждой ячейке металлизированных участков; и блок управления импедансом, выполненный с возможностью управления диаграммой направленности антенны посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков посредством подачи прямого напряжения на pin-диоды, при этом если прямое напряжение подано на pin-диод, то образован электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков для изменения импеданса в ячейке металлизированных участков, а если прямое напряжение не подано на pin-диод, то электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков не изменяется.

[0031] В дополнительном аспекте металлизированные участки имеют одинаковую длину в направлении рядов металлизированных участков.

[0032] В другом дополнительном аспекте металлизированные участки имеют разную длину в направлении рядов металлизированных участков.

[0033] В еще одном дополнительном аспекте металлизированные участки имеют два разных значения длины в направлении рядов металлизированных участков.

[0034] В еще одном дополнительном аспекте печатная плата дополнительно содержит металлический слой на верхней поверхности диэлектрического слоя, при этом металлизированные участки выполнены в упомянутом металлическом слое.

[0035] В еще одном дополнительном аспекте металлизированные участки имеют по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы, при этом в каждой ячейке металлизированных участков металлизированные участки в форме прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки или Т-образной формы расположены с осевой симметрией относительно друг друга, а металлизированные участки Г-образной формы расположены с центральной симметрией относительно друг друга, и при этом размер каждого металлизированного участка в продольном направлении ряда металлизированных участков больше, чем размер каждого металлизированного участка в поперечном направлении ряда металлизированных участков.

[0036] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков разделены на периоды изменения импеданса, при этом каждый период изменения импеданса содержит ячейки металлизированных участков, расположенные последовательно в по меньшей мере одном ряду металлизированных участков, при этом в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с включенными pin-диодами расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с выключенными pin-диодами расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и при этом в рядах металлизированных участков каждого периода изменения импеданса количество ячеек металлизированных участков с включенными pin-диодами одинаковое и количество ячеек металлизированных участков с выключенными pin-диодами одинаковое и зависит от требуемого угла наклона диаграммы направленности антенны.

[0037] В еще одном дополнительном аспекте антенна дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки, и при этом по меньшей мере один ряд металлизированных участков расположен между двух групп рядов дополнительных металлизированных участков.

[0038] В еще одном дополнительном аспекте антенна дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки, и при этом группы рядов дополнительных металлизированных участков и ряды металлизированных участков чередуются друг с другом.

[0039] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков образуют по меньшей мере одну группу рядов металлизированных участков, при этом упомянутая антенна дополнительно содержит по меньшей мере две EBG-структуры (структуры по типу электромагнитного кристалла с запрещенной зоной), состоящие из по меньшей мере двух рядов EBG элементов, выполненных в печатной плате, и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов металлизированных участков расположена между двух EBG-структур.

[0040] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков образуют группы рядов металлизированных участков, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков, группы рядов металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы, и при этом упомянутая печатная плата дополнительно содержит: металлизированный участок в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое, при этом геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка в форме круга наложены друг на друга; переходные металлизированные отверстия, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие и набор переходных металлизированных отверстий, при этом центральное переходное металлизированное отверстие проходит через геометрический центр поверхности печатной платы, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка в форме круга, и при этом переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков и центров групп рядов металлизированных участков, и при этом вокруг каждого переходного металлизированного отверстия, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков, в металлизированном участке в форме круга образован зазор, и каждое переходное металлизированное отверстие, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков, содержит контактную площадку, расположенную на диэлектрическом слое в зазоре; и pin-диоды, соединяющие контактные площадки переходных металлизированных отверстий, расположенных напротив центра группы рядов металлизированных участков, с металлизированным участком в форме круга для обеспечения проводимости в зазорах и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков, при этом РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий и металлизированный участок в форме круга образуют цилиндрический резонатор, и при этом при включенном pin-диоде образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков, а при выключенном pin-диоде электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков.

[0041] В еще одном дополнительном аспекте ряды металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны, и РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой в геометрическом центре поверхности печатной платы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0042] Фиг. 1 является схематичным изображением работы антенны поверхностной волны.

[0043] Фиг. 2 является схематичным изображением, поясняющим управление диаграммой направленности антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно настоящему изобретению.

[0044] Фиг. 3 является графиком для пояснения эффективности излучения вытекающей волны.

[0045] Фиг. 4 является схематичным изображением вида сбоку и вида сверху варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0046] Фиг. 5 является схематичным изображением одного варианта осуществления металлизированных участков.

[0047] Фиг. 6 является схематичным изображением другого варианта осуществления металлизированных участков.

[0048] Фиг. 7 является схематичным изображением еще одного варианта осуществления металлизированных участков.

[0049] Фиг. 8 является схематичным изображением вариантов осуществления металлизированных участков разной формы.

[0050] Фиг. 9 является схематичным изображением вида сбоку и вида сверху варианта осуществления фотопроводящего слоя антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0051] Фиг. 10 является схематичным изображением варианта осуществления подачи света от источников света на фотопроводящий слой.

[0052] Фиг. 11 является схематичным изображением включения источников света или pin-диодов для формирования требуемого наклона диаграммы направленности антенны.

[0053] Фиг. 12 является схематичным изображением одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, содержащей дополнительные металлизированные участки.

[0054] Фиг. 13 является схематичным изображением другого варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, содержащей дополнительные металлизированные участки.

[0055] Фиг. 14 является схематичным изображением еще одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, содержащей дополнительные металлизированные участки.

[0056] Фиг. 15 является схематичным изображением варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, содержащей EBG-структуры.

[0057] Фиг. 16 является схематичным изображением другого варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0058] Фиг. 17 является схематичным изображением еще одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0059] Фиг. 18 является схематичным изображением вида сбоку и вида сверху еще одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0060] Фиг. 19 является схематичным изображением еще одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

[0061] Фиг. 20 является схематичным изображением еще одного варианта осуществления антенны поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0062] Нижеследующее описание со ссылкой на прилагаемые чертежи приведено, чтобы облегчить полное понимание различных вариантов осуществления настоящего изобретения, заданного формулой изобретения, и его эквивалентов. Описание включает в себя различные конкретные подробности, чтобы облегчить такое понимание, но данные подробности следует считать только примерными. Соответственно, специалисты в данной области техники обнаружат, что можно разработать различные изменения и модификации различных вариантов осуществления, описанных в настоящей заявке, без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Кроме того, описания общеизвестных функций и конструкций могут быть исключены для ясности и краткости.

[0063] Термины и формулировки, используемые в последующем описании и формуле изобретения не ограничены библиографическим значениями, а просто использованы создателем настоящего изобретения, чтобы обеспечить четкое и последовательное понимание настоящего изобретения. Соответственно, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что последующее описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается только для иллюстрации.

[0064] Следует понимать, что указание элементов в единственном числе включает в себя множественность элементов, если контекст явно не указывает иное.

[0065] Следует понимать, что, хотя термины «первый», «второй», «верхняя поверхность», «нижняя поверхность» и т.д. могут использоваться здесь в отношении элементов настоящего раскрытия, такие элементы не следует толковать как ограниченные этими терминами. Термины используются только для того, чтобы отличить один элемент от других элементов.

[0066] Дополнительно следует понимать, что термины «содержит», «содержащий», «включает в себя» и/или «включающий в себя», при использовании в настоящей заявке, означают присутствие изложенных признаков, значений, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают присутствия или добавления одного или более других признаков, значений, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

[0067] В различных вариантах осуществления настоящего раскрытия «модуль» или «блок» может выполнять по меньшей мере одну функцию или операцию и может быть реализован с помощью аппаратного обеспечения, программного обеспечения или их комбинации. «Множество модулей» или «множество блоков» может быть реализовано по меньшей мере с одним процессором посредством его интеграции по меньшей мере с одним модулем, отличным от «модуля» или «блока», который необходимо реализовать с помощью специального аппаратного обеспечения.

[0068] На фиг. 1 схематично изображен принцип работы антенны 100 поверхностной волны. Антенна 100 поверхностной волны выполнена в печатной плате. Печатная плата представляет собой многослойную СВЧ печатную плату. Печатная плата, показанная на фиг. 1, содержит по порядку снизу вверх: металлический слой 101 заземления, диэлектрический слой 102 и ряды металлизированных участков 103.

[0069] Поверхностная электромагнитная волна распространяется в диэлектрическом слое 102 в направлении х вдоль рядов металлизированных участков 103. Размеры, например, длина и ширина (площадь), металлизированных участков 103 задают поверхностный импеданс антенны. Ряды металлизированных участков 103 состоят из сегментов металлизированных участков 103 с возможностью изменения импеданса сегментов металлизированных участков 103. Изменение импеданса сегментов металлизированных участков 103 модулирует постоянную β_x распространения поверхностной электромагнитной волны в направлении х. Периодичное изменение импеданса позволяет создать условия для формирования вытекающей электромагнитной волны, излучаемой в свободное пространство, причем период изменения импеданса определяет угол Ɵ_b наклона диаграммы направленности антенны, а эффективность излучения определяется диапазоном изменения значений импеданса в периоде.

[0070] Со ссылкой на фиг. 2 и 11 будет описано управление диаграммой направленности антенны 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно настоящему изобретению.

[0071] Предлагаемая антенна 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности представляет собой диэлектрический волновод, состоящий из диэлектрического слоя 102, на металлическом основании, представляющем собой металлический слой 101 заземления, и несколько рядов металлических участков (рядов металлизированных участков 103), расположенных поверх диэлектрического слоя 102 и ориентированных вдоль распространения поверхностной электромагнитной волны. Рисунок полос образует структуру с модулированным импедансом, необходимую для излучения антенны.

[0072] Известно, что электромагнитная волна, распространяющаяся в диэлектрическом волноводе не излучается, когда поверхностный импеданс постоянен в направлении ее распространения. Однако, если поверхностный импеданс изменяется, возможно выполнить условия для формирования вытекающей волны и ее излучения в свободное пространство, если выполняется условие k_xn > 0; k_zn < k₀, где k_xn является компонентой вектора волнового числа k₀ в направлении х, проходящего вдоль диэлектрического волновода, а k_zn является компонентой вектора волнового числа k₀ в направлении z, являющегося нормалью к излучающей поверхности диэлектрического волновода.

[0073] Поскольку основная мода диэлектрического волновода медленная и это не излучаемая поверхностная электромагнитная волна, излучаемая вытекающая волна формируется периодической структурой с изменяемым импедансом. Структура с изменяемым импедансом обеспечивается за счет ячеек металлизированных участков 103, содержащих по два металлизированных участка 103. Металлизированные участки 103 в ячейке разделены промежутком, в котором расположено сквозное отверстие 104. Поверх металлизированных участков 103 расположен фотопроводящий слой 105, на который может падать свет от источника 106 света через сквозное отверстие 104, когда источник света включен. При включенном источнике 106 света образуется электрический контакт между металлизированными участками 103. Включение некоторых источников 106 света, не всех сразу, обеспечивает структуру с изменяемым импедансом. В другом варианте осуществления антенны 200, показанном на фиг. 18, вместо сквозных отверстий 104, фотопроводящего слоя 105 и источников 106 света электрический контакт между металлизированными участками 203 в ячейках обеспечивают pin-диоды 206, соединяющие металлизированные участки 203 в ячейках. Включение некоторых pin-диодов 206, не всех сразу, обеспечивает структуру с изменяемым импедансом.

[0074] На фиг. 11 изображен пример включения источников 106 света или pin-диодов 206 для формирования волны антенны, излучаемой под требуемым углом наклона диаграммы направленности антенны. Порядки включения источников 106 света или pin-диодов 206 не ограничены порядками, показанными на фиг. 11, антенна 100, 200 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности выполнена с возможностью управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны в по меньшей мере одной плоскости.

[0075] В антенне 100, 200 ряды металлизированных участков 103, 203 разделены на периоды А изменения импеданса. Каждый период А изменения импеданса содержит ячейки металлизированных участков 103, 203, расположенные последовательно в по меньшей мере одном ряду металлизированных участков 103, 203. В каждом периоде А изменения импеданса ячейки металлизированных участков 103, 203 с включенными источниками 106 света или pin-диодами 206 расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков 103, 203. В каждом периоде А изменения импеданса ячейки металлизированных участков 103, 203 с выключенными источниками 106 света или pin-диодами 206 расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков 103, 203. В рядах металлизированных участков 103, 203 каждого периода А изменения импеданса количество ячеек металлизированных участков 103, 203 с включенными источниками 106 света или pin-диодами 206 одинаковое и количество ячеек металлизированных участков 103, 203 с выключенными источниками 106 света или pin-диодами 206 одинаковое и зависит от требуемого угла наклона диаграммы направленности антенны.

[0076] Угол наклона диаграммы направленности антенны для первой высшей моды -1 электромагнитной волны, излучаемой периодической структурой, вычисляется по формуле:

(1),

а условие, при котором образуется излучаемая антенной волна, задано формулой:

(2),

где А является периодом изменения импеданса, а именно его длиной.

n является числом ближайшей высшей ТЕМ моды электромагнитной волны, излучаемой периодической структурой, при которой k₀>0, является n=-1, однако n может равняться n = 0;±1;±2….

β является постоянной распространения волны основной моды (β>k₀)

является углом наклона диаграммы направленности антенны для первой высшей моды электромагнитной волны, излучаемой периодической структурой, n=-1. Пример формулы (1) приведен для моды -1, но, очевидно, что формула (1) может быть применена для вычисления угла наклона диаграммы направленности для любой моды.

[0077] Эффективность излучения вытекающей волны описана со ссылкой на фиг. 3, зависит от поверхностного импеданса и определяется по формуле:

(3),

где M является амплитудой изменения поверхностного импеданса,

X’ является нормальным поверхностным импедансом,

η_surf является поверхностным импедансом диэлектрического волновода,

η₀ является импедансом свободного пространства, 377 Ом.

[0078] Постоянная β распространения волны основной моды зависит от толщины диэлектрического слоя 102, 202 и значения диэлектрической проницаемости диэлектрического слоя 102, 202. Если условие, заданное формулой (2), выполняется, то x-компонента k_xn волнового числа является действительным значением, определяемым по формуле:

(4).

[0079] При моделировании высокочастотных структур (например, с помощью программного пакета HFSS), с использованием модуля анализа собственных мод, в исследуемой конфигурации антенны определяется постоянная β распространения волны основной моды на требуемой частоте. Размер UC_X,Y ячейки металлизированных участков 103, 203 определяется рисунком металлизированных участков 103, 203 по формуле:

UC_X,Y ; (5)

где N - количество металлизированных участков 103, 203 в периоде A изменения импеданса. Длина периода A изменения импеданса зависит от многих факторов, таких как максимальный угол max наклона диаграммы направленности, диэлектрическая проницаемость и другие. В предлагаемом изобретении период A изменения импеданса принимается ≈ λ₀ и размер UC_X,Y ячейки металлизированных участков 103, 203 определяется по формуле:

UC_X,Y=, N=10 (6).

Период A изменения импеданса может варьироваться для получения требуемой постоянной β распространения волны основной моды. Затем фазовый сдвиг Δφ и нормальный поверхностный импеданс X’ могут быть найдены в соответствии с формулами (7) и (8), соответственно:

Δφ=β×UC_X,Y (7),

(8).

Таким образом, значение требуемого поверхностного импеданса η_surf диэлектрического волновода может быть окончательно рассчитано по формуле (3).

[0080] Со ссылкой на фиг. 4 будет описан вариант осуществления антенны 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно настоящему изобретению. На фиг. 4 схематично изображены вид сбоку и вид сверху антенны 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно варианту осуществления. Антенна 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн.

[0081] Антенна 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности содержит печатную плату, ряды металлизированных участков 103, сквозные отверстия 104, фотопроводящий слой 105, источники 106 света и блок управления импедансом (не показан на фиг. 4). На виде сверху антенны 100 на фиг. 4 не показаны металлический слой 101 заземления, фотопроводящий слой 105 и источники 106 света для более ясного изображения размещения рядов металлизированных участков 103 и сквозных отверстий 104.

[0082] Печатная плата является СВЧ печатной платой. Печатная плата содержит расположенные в указанном порядке снизу вверх по меньшей мере: металлический слой 101 заземления, диэлектрический слой 102. Диэлектрический слой 102 является волноведущей структурой. Все параметры СВЧ печатной платы, такие как количество, толщина и материалы металлических и диэлектрических слоев выбираются и оптимизируются исходя из используемого диапазона частот и требуемых компонентов антенны 100. Материалом диэлектрических слоев могут быть, например, FR4, Rogers 4003 и другие. Материалом металлических слоев могут быть, например, медь, серебро, золото и другие. Однако материалы диэлектрических и металлических слоев не ограничены вышеперечисленными материалами.

[0083] Ряды металлизированных участков 103 расположены на верхней поверхности диэлектрического слоя 102 и продолжаются в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое 102. В каждом ряду между металлизированными участками 103 сформированы промежутки. Каждые два соседних металлизированных участка 103 образуют ячейку. Ячейка металлизированных участков 103 показана пунктирной линией на фиг. 4. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на сторону диэлектрического слоя 102, которая перпендикулярна направлению продолжения рядов металлизированных участков 103. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое 102 в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков 103, т.е. в направлении продолжения рядов металлизированных участков 103. Материалом металлизированных участков 103 могут быть, например, медь, серебро, золото и другие. Однако материалы металлизированных участков 103 не ограничены вышеперечисленными материалами.

[0084] Сквозные отверстия 104 выполнены в по меньшей мере диэлектрическом слое 102 и металлическом слое 101 заземления, при этом сквозные отверстия 104 расположены в по меньшей мере промежутках между металлизированными участками 103 в каждой ячейке. Сквозные отверстия 104 обеспечивают прохождение света от источников 106 света к фотопроводящему слою 105.

[0085] Фотопроводящий слой 105 расположен на верхней поверхности металлизированных участков 103. Внешняя поверхность фотопроводящего слоя 105 образует поверхность излучения антенны. В участке фотопроводящего слоя 105, на который падает свет от источника 106 света через сквозное отверстие 104, возникает эффект фотопроводимости. Фотопроводящий слой 105 может быть выполнен из любого материала, обладающего эффектом фотопроводимости.

[0086] Источники 106 света выполнены с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя 101 заземления через сквозные отверстия 104 на участки фотопроводящего слоя 105, находящиеся между металлизированными участками 103 в каждой ячейке. Источник 106 света может быть светоизлучающим диодом или полупроводниковым лазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL). Однако источники 106 света не ограничены вышеперечисленным.

[0087] Блок управления импедансом (не показан на фиг. 4) выполнен с возможностью управления диаграммой направленности антенны 100 посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков 103 посредством включения и выключения источников 106 света. Когда источник 106 света включен, между металлизированными участками 103 в ячейке металлизированных участков 103 образован электрический контакт в результате эффекта фотопроводимости в участке фотопроводящего слоя 105, на который падает свет от источника света через сквозное отверстие 104, с целью изменения импеданса в ячейке металлизированных участков 103 в зависимости от оптической мощности света от источника 106 света. При образовании электрического контакта между металлизированными участками 103 в упомянутой ячейке образуется один металлизированный участок 103, длина которого составляет сумму длин металлизированных участков 103 в упомянутой ячейке и длины промежутка между металлизированными участками 103 в упомянутой ячейке. Когда источник 106 света выключен, электрический контакт между металлизированными участками 103 в ячейке металлизированных участков 103 отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков 103 не изменяется. Блок управления импедансом может задействовать только часть рядов металлизированных участков 103 для уменьшения энергопотребления антенны 100, что также приведет к изменению, например, расширению, диаграммы направленности антенны 100 в поперечном направлении расположения рядов металлизированных участков 103.

[0088] Антенна 100 благодаря своей конструкции эффективна для миллиметрового диапазона длин волн из-за простой системы управления диаграммой направленности и отсутствию паразитных реактивных сопротивлений, требующих компенсации. Антенна 100 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны. Антенна 100 обеспечивает широкоугольное сканирование лучом антенны с использованием только одного РЧ канала. Антенна 100 имеет простую конструкцию из легкодоступных материалов и компонентов, таких как СВЧ печатная плата, фотопроводящий слой 105, источники света 106, например, светоизлучающие диоды или полупроводниковые лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL). Изготовление антенны 100 может быть выполнено с помощью простых и широко известных технологических процессов.

[0089] Со ссылкой на фиг. 18 будет описан вариант осуществления антенны 200 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно настоящему изобретению. На фиг. 18 схематично изображены вид сбоку и вид сверху антенны 100 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности согласно варианту осуществления. Антенна 200 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн.

[0090] Антенна 200 поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности содержит печатную плату, ряды металлизированных участков 203, pin-диоды 206 и блок управления импедансом (не показан на фиг. 18). На виде сверху антенны 200 на фиг. 18 не показан металлический слой 201 заземления для более ясного изображения размещения рядов металлизированных участков 203 и pin-диодов 206.

[0091] Печатная плата является СВЧ печатной платой. Печатная плата содержит расположенные в указанном порядке снизу вверх по меньшей мере: металлический слой 201 заземления, диэлектрический слой 202. Диэлектрический слой 202 является волноведущей структурой. Все параметры СВЧ печатной платы, такие как количество, толщина и материалы металлических и диэлектрических слоев выбираются и оптимизируются исходя из используемого диапазона частот и требуемых компонентов антенны 200. Материалом диэлектрических слоев могут быть, например, FR4, Rogers 4003 и другие. Материалом металлических слоев могут быть, например, медь, серебро, золото и другие. Однако материалы диэлектрических и металлических слоев не ограничены вышеперечисленными материалами.

[0092] Ряды металлизированных участков 203 расположены на верхней поверхности диэлектрического слоя 202 и продолжаются в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое 202. В каждом ряду между металлизированными участками 203 сформированы промежутки. Каждые два соседних металлизированных участка 203 образуют ячейку. Ячейка металлизированных участков 203 показана пунктирной линией на фиг. 18. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на сторону диэлектрического слоя 202, которая перпендикулярна направлению продолжения рядов металлизированных участков 203. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое 202 в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков 203, т.е. в направлении продолжения рядов металлизированных участков 203. Материалом металлизированных участков 203 могут быть, например, медь, серебро, золото и другие. Однако материалы металлизированных участков 203 не ограничены вышеперечисленными материалами.

[0093] pin-диоды соединяют концы металлизированных участков 203, обращенных друг к другу в каждой ячейке металлизированных участков 203.

[0094] Блок управления импедансом (не показан на фиг. 18) выполнен с возможностью управления диаграммой направленности антенны посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков 203 посредством подачи прямого напряжения на pin-диоды 206. Когда прямое напряжение подается на pin-диод 206, образуется электрический контакт между металлизированными участками 203 в ячейке металлизированных участков 203 для изменения импеданса в ячейке металлизированных участков 203. При образовании электрического контакта между металлизированными участками 203 в упомянутой ячейке образуется единый металлизированный участок 203, длина которого составляет сумму длин металлизированных участков 203 в упомянутой ячейке и длины промежутка между металлизированными участками 203 в упомянутой ячейке. Когда прямое напряжение не подано на pin-диод, электрический контакт между металлизированными участками 203 в ячейке металлизированных участков 203 отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков 203 не изменяется. Блок управления импедансом может задействовать только часть рядов металлизированных участков 203 для изменения, например, расширения, диаграммы направленности антенны 200 в поперечном направлении расположения рядов металлизированных участков 203 и уменьшения энергопотребления антенны 200.

[0095] Антенна 100 благодаря своей конструкции эффективна для миллиметрового диапазона длин волн из-за простой системы управления диаграммой направленности и отсутствию паразитных реактивных сопротивлений, требующих компенсации. Антенна 200 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны. Антенна 200 обеспечивает широкоугольное сканирование лучом антенны с использованием только одного РЧ канала. Антенна 200 имеет простую конструкцию из легкодоступных материалов и компонентов, таких как СВЧ печатная плата, pin-диоды 206. Изготовление антенны 200 может быть выполнено с помощью простых и широко известных технологических процессов.

[0096] На фиг. 5 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, содержащей металлизированные участки 103, 203 одинаковой длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203. Для упрощения понимания этого варианта осуществления на фиг. 5 изображены только диэлектрический слой 102, 202 и ряды металлизированных участков 103, 203. Металлизированные участки 103, 203 одинаковой длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203 обеспечивают изменение поверхностного импеданса в виде меандра, как показано на фиг. 3.

[0097] На фиг. 6 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, содержащей металлизированные участки 103, 203 разной длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203. Для упрощения понимания этого варианта осуществления на фиг. 6 изображены только диэлектрический слой 102, 202 и ряды металлизированных участков 103, 203. Металлизированные участки 103, 203 разной длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203 обеспечивают изменение поверхностного импеданса в виде синусоиды, как показано на фиг. 3.

[0098] На фиг. 7 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, содержащей металлизированные участки 103, 203 двух разных значений длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203. Для упрощения понимания этого варианта осуществления на фиг. 6 изображены только диэлектрический слой 102, 202 и ряды металлизированных участков 103, 203. Металлизированные участки 103, 203 двух разных значений длины в направлении рядов металлизированных участков 103, 203 обеспечивают изменение поверхностного импеданса в виде меандра, как показано на фиг. 3.

[0099] Антенна 100, 200 может содержать печатную плату, которая дополнительно содержит металлический слой на верхней поверхности диэлектрического слоя 102, 202. В таком варианте осуществления металлизированные участки 103, 203 выполнены в упомянутом металлическом слое.

[0100] В другом варианте осуществления антенны 100 металлизированные участки 103 могут быть нанесены на нижнюю поверхность фотопроводящего слоя 105. Варианты осуществления металлизированных участков 103, 203 в упомянутом металлическом слое и металлизированных участков 103 на фотопроводящем слое 105 могут обеспечить выбор более подходящего технологического процесса для изготовления антенны.

[0101] На фиг. 8 слева изображены варианты металлизированных участков 103, 203 для антенны 100, 200. Металлизированные участки 103, 203 могут иметь по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы. на фиг. 8 изображены ячейки металлизированных участков 103, 203, в каждой ячейке металлизированных участков 103, 203 металлизированные участки 103, 203 имеют одинаковую форму. В каждой ячейке металлизированных участков 103, 203 металлизированные участки 103, 203 в форме прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки или Т-образной формы расположены с осевой симметрией относительно друг друга, а металлизированные участки 103, 203 Г-образной формы расположены с центральной симметрией относительно друг друга. Размер каждого металлизированного участка 103, 203 в продольном направлении ряда металлизированных участков 103, 203 больше, чем размер каждого металлизированного участка в поперечном направлении расположения ряда металлизированных участков 103, 203.

[0102] На фиг. 8 справа изображены варианты металлизированных участков 103 для антенны 100. Металлизированные участки 103 могут иметь по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы. Форма, расположение и ориентация металлизированных участков 103 описаны выше со ссылкой на фиг. 8. Сквозные отверстия 104 могут быть выполнены в диэлектрическом слое 102, металлическом слое 101 заземления и краях металлизированных участков 103, обращенных друг к другу в ячейках металлизированных участков 103. Для упрощения понимания этого варианта осуществления на фиг. 8 слева изображены только металлизированные участки 103 разной формы с вырезами от сквозных отверстий 104. Такой вариант осуществления позволяет выполнить сквозные отверстия 104, которые обеспечивают большую площадь засветки фотопроводящего слоя 105, а, следовательно, большую площадь электрического контакта между металлизированными участками 103 в ячейках металлизированных участков 103 при той же поданной оптической мощности.

[0103] На фиг. 9 изображен вариант осуществления антенны 100, в которой фотопроводящий слой 105 выполнен в виде отдельных участков фотопроводника. Участки фотопроводника расположены над ячейками металлизированных участков 103 и перекрывают промежутки между металлизированными участками 103 и края металлизированных участков 103, обращенные друг к другу в ячейках металлизированных участков 103. На виде сверху антенны 100 на фиг. 9 не показаны металлический слой заземления 101, сквозные отверстия 104 и источники 106 света для более ясного изображения размещения рядов металлизированных участков 103 и участков фотопроводника фотопроводящего слоя 105. На фиг. 9 изображены участки фотопроводника круглой формы, однако участки фотопроводника могут быть любой формы, например, прямоугольной формы, квадратной формы. Участки фотопроводника не ограничены вышеперечисленными формами. Такой вариант осуществления позволяет уменьшить количество используемого фотопроводящего материала.

[0104] Источники 106 света могут быть расположены непосредственно под сквозными отверстиями 104, как изображено на фиг. 4. Расположение источников 106 света непосредственно под сквозными отверстиями 104 обеспечивают меньшую толщину антенны (размер снизу вверх).

[0105] На фиг. 10 изображен вариант осуществления антенны 100. Антенна 100 может дополнительно содержать оптоволокна 107. Одни концы оптоволокон 107 подсоединены к сквозным отверстиям 104 со стороны металлического слоя 101 заземления, а источники 106 света примыкают к другим концам оптоволокон 107. Такая конструкция антенны 100 может позволить расположить блок управления импедансом на большем удалении от поверхности излучения антенны 100 для удобства реализации всего антенного модуля, а также уменьшения влияния возможного электромагнитного излучения блока управления импедансом на формирование излучения антенны.

[0106] На фиг. 12 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, которая дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя 102, 202 и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое 102, 202. Каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208 содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков 108, 208. В каждом ряду между дополнительными металлизированными участками 108, 208 сформированы промежутки. По меньшей мере один ряд металлизированных участков 103, 203 расположен между двух групп рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208.

[0107] На фиг. 13 и 14 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, которая дополнительно содержит по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя 102, 202 и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое 102, 202. Каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208 содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков 108, 208. В каждом ряду между дополнительными металлизированными участками 108, 208 сформированы промежутки. Группы рядов дополнительных металлизированных участков 108, 208 и ряды металлизированных участков 103, 203 чередуются друг с другом. На фиг. 12, 13 и 14 изображены дополнительные металлизированные участки 108, 208 прямоугольной формы. Однако дополнительные металлизированные участки 108, 208 не ограничены только прямоугольной формой и могут быть любой формы. Конструкции антенны 100, 200 с дополнительными металлизированными участками 108, 208 обеспечивают возможность управления формированием диаграммы направленности антенны в поперечном направлении расположения рядов металлизированных участков 103, 203, возможность управления поверхностным импедансом в поперечном направлении расположения рядов металлизированных участков 103, 203 для предотвращения распространения паразитных поверхностных волн, а также повышение эффективности и увеличение коэффициента усиления антенны.

[0108] На фиг. 15 изображен вариант осуществления антенны 100, 200, в которой ряды металлизированных участков 103, 203 образуют по меньшей мере одну группу рядов металлизированных участков 103, 208. Антенна 100, 200 дополнительно содержит по меньшей мере две EBG-структуры (структуры по типу электромагнитного кристалла с запрещенной зоной), состоящие из по меньшей мере двух рядов EBG элементов 109, 209, выполненных в печатной плате. EBG-структуры продолжаются в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое 102, 202. Каждая группа рядов металлизированных участков 103, 203 расположена между двух EBG-структур. На фиг. 15 изображены EBG элементы 109, 209 круглой формы. Однако EBG элементы 109, 209 не ограничены только круглой формой и могут быть любой формы. Конструкция антенны 100, 200 с EBG-структурами обеспечивает блокировку распространения паразитных поверхностных волн, а также повышение эффективности и увеличение усиления антенны.

[0109] На фиг. 16 изображен вариант осуществления антенны 100, в которой ряды металлизированных участков 103 образуют группы рядов металлизированных участков 103, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков 103. Группы рядов металлизированных участков 103 расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы.

[0110] Печатная плата дополнительно содержит металлизированный участок 110 в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое 102. Геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка 110 в форме круга наложены друг на друга. Фотопроводящий слой 105 покрывает металлизированный участок 110 в форме круга. Фотопроводящий слой 105 не показан на фиг. 16, чтобы более ясно показать расположение элементов антенны 200.

[0111] Антенна 100 дополнительно содержит переходные металлизированные отверстия 111, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие 111 и набор переходных металлизированных отверстий 111. Центральное переходное металлизированное отверстие 111 проходит через геометрический центр поверхности печатной платы. Переходные металлизированные отверстия 111 из набора переходных металлизированных отверстий 111 расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка 110 в форме круга. Переходные металлизированные отверстия 111 из набора переходных металлизированных отверстий 111 расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков 103 и центров групп рядов металлизированных участков 103. Вокруг каждого переходного металлизированного отверстия 111, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков 103, в металлизированном участке 110 в форме круга образован зазор 112. Форма зазора 112 не ограничена прямоугольником, показанным на фиг. 16, и может быть любой, например, кругом, квадратом и т.д. Каждое переходное металлизированное отверстие 111, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков 103, содержит контактную площадку 113, расположенную на диэлектрическом слое 102 в зазоре 112. Форма контактной площадки 113 не ограничена квадратом, показанным на фиг. 16, и может быть любой, например, кругом, прямоугольником и т.д.

[0112] Антенна 100 дополнительно содержит сквозные отверстия 104, выполненные в диэлектрическом слое 102 и металлическом слое 101 заземления и расположенные в зазорах 112. В каждом зазоре 112 расположено по одному сквозному отверстию 104.

[0113] Антенна 100 дополнительно содержит источники 106 света, выполненные с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя 101 заземления через сквозные отверстия 104, расположенные в зазорах 112, на участки фотопроводящего слоя для обеспечения проводимости в зазорах 112 и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями 111, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков 103, и соседними переходными металлизированными отверстиями 111, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков 103.

[0114] РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие 111, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом. Переходные металлизированные отверстия 111 из набора переходных металлизированных отверстий 111 и металлизированный участок 110 в форме круга образуют цилиндрический резонатор. Когда источник 106 света включен, образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием 111, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков 103, и переходными металлизированными отверстиями 111, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков 103, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой 102 под соответствующей группой рядов металлизированных участков 103. Когда источник 106 света выключен, электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием 111, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков 103, и переходными металлизированными отверстиями 111, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков 103, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой 102 под соответствующей группой рядов металлизированных участков 103.

[0115] Такая конструкция антенны 100 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны и в диапазоне 360° относительно поверхности излучения антенны.

[0116] На фиг. 17 изображен вариант осуществления антенны 100, в которой ряды металлизированных участков 103 расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой 102 в геометрическом центре поверхности печатной платы.

[0117] Такая конструкция антенны 100 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны и в диапазоне 360° относительно поверхности излучения антенны.

[0118] На фиг. 19 изображен вариант осуществления антенны 200, в которой ряды металлизированных участков 203 образуют группы рядов металлизированных участков 203, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков 203. Группы рядов металлизированных участков 203 расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы.

[0119] Печатная плата дополнительно содержит металлизированный участок 210 в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое 202. Геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка 210 в форме круга наложены друг на друга.

[0120] Антенна 200 дополнительно содержит переходные металлизированные отверстия 211, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие 211 и набор переходных металлизированных отверстий 211. Центральное переходное металлизированное отверстие 211 проходит через геометрический центр поверхности печатной платы. Переходные металлизированные отверстия 211 из набора переходных металлизированных отверстий 211 расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка 210 в форме круга. Переходные металлизированные отверстия 211 из набора переходных металлизированных отверстий 211 расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков 203 и центров групп рядов металлизированных участков 203. Вокруг каждого переходного металлизированного отверстия 211, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков 203, в металлизированном участке 210 в форме круга образован зазор 212. Форма зазора 212 не ограничена прямоугольником, показанным на фиг. 19, и может быть любой, например, кругом, квадратом и т.д. Каждое переходное металлизированное отверстие 211, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков 203, содержит контактную площадку 213, расположенную на диэлектрическом слое 202 в зазоре 212. Форма контактной площадки 213 не ограничена квадратом, показанным на фиг. 19, и может быть любой, например, кругом, прямоугольником и т.д.

[0121] Антенна 200 дополнительно содержит pin-диоды, соединяющие контактные площадки 213 переходных металлизированных отверстий 211, расположенных напротив центра группы рядов металлизированных участков 203, с металлизированным участком 210 в форме круга для обеспечения проводимости в зазорах 212 и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями 211, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков 203, и переходными металлизированными отверстиями 211, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков 203.

[0122] РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие 211, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом. Переходные металлизированные отверстия 211 из набора переходных металлизированных отверстий 211 и металлизированный участок 210 в форме круга образуют цилиндрический резонатор. Когда pin-диод включен, образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием 211, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков 203, и переходными металлизированными отверстиями 211, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков 203, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой 202 под соответствующей группой рядов металлизированных участков 203. Когда pin-диод выключен, электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием 211, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков 203, и переходными металлизированными отверстиями 211, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков 211, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой 202 под соответствующей группой рядов металлизированных участков 203.

[0123] Такая конструкция антенны 200 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны и в диапазоне 360° относительно поверхности излучения антенны.

[0124] На фиг. 20 изображен вариант осуществления антенны 200, в которой ряды металлизированных участков 203 расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны. РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой 202 в геометрическом центре поверхности печатной платы.

[0125] Такая конструкция антенны 200 обеспечивает возможность управления диаграммой направленности антенны в диапазоне +/-60° относительно нормали к поверхности излучения антенны и в диапазоне 360° относительно поверхности излучения антенны.

[0126] Вышеприведенные описания вариантов осуществления изобретения являются иллюстративными, и модификации конфигурации и реализации не выходят за пределы объема настоящего описания. Например, хотя варианты осуществления изобретения описаны, в общем, в связи с фигурами 1-20, приведенные описания являются примерными. Хотя предмет изобретения описан на языке, характерном для конструктивных признаков или методологических операций, понятно, что предмет изобретения не обязательно ограничен конкретными вышеописанными признаками или операциями. Более того, конкретные вышеописанные признаки и операции раскрыты как примерные формы реализации формулы изобретения.

[0127] Соответственно предполагается, что объем вариантов осуществления изобретения ограничивается только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к антенне поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности. Технический результат - обеспечение широкоугольного сканирования лучом антенны с использованием только одного РЧ канала. Результат достигается тем, что предложена антенна поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, при этом антенна выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн и при этом антенна содержит печатную плату, содержащую расположенные в указанном порядке снизу вверх, по меньшей мере, металлический слой заземления, диэлектрический слой, который является волноведущей структурой, ряды металлизированных участков, расположенные на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом в каждом ряду между металлизированными участками сформированы промежутки и каждые два соседних металлизированных участка образуют ячейку и при этом радиочастотный (РЧ) сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Антенна поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, при этом упомянутая антенна выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн и при этом упомянутая антенна содержит:

печатную плату, содержащую расположенные в указанном порядке снизу вверх, по меньшей мере:

металлический слой заземления;

диэлектрический слой, при этом диэлектрический слой является волноведущей структурой;

ряды металлизированных участков, расположенные на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом в каждом ряду между металлизированными участками сформированы промежутки и каждые два соседних металлизированных участка образуют ячейку и при этом радиочастотный (РЧ) сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков;

сквозные отверстия, выполненные в, по меньшей мере, диэлектрическом слое и металлическом слое заземления, при этом сквозные отверстия расположены в, по меньшей мере, промежутках между металлизированными участками в каждой ячейке;

фотопроводящий слой, расположенный на верхней поверхности металлизированных участков, при этом его внешняя поверхность образует поверхность излучения антенны;

источники света, выполненные с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя заземления через сквозные отверстия на участки фотопроводящего слоя, находящиеся между металлизированными участками в каждой ячейке; и

блок управления импедансом, выполненный с возможностью управления диаграммой направленности антенны посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков посредством включения и выключения источников света, при этом при включенном источнике света между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков образован электрический контакт в результате эффекта фотопроводимости в участке фотопроводящего слоя, на который падает свет от источника света через сквозное отверстие, с целью изменения импеданса в ячейке металлизированных участков в зависимости от оптической мощности света от источника света, а при выключенном источнике света электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков не изменяется.

2. Антенна по п. 1, в которой металлизированные участки имеют одинаковую длину в направлении рядов металлизированных участков.

3. Антенна по п. 1, в которой металлизированные участки имеют разную длину в направлении рядов металлизированных участков.

4. Антенна по п. 3, в которой металлизированные участки имеют два разных значения длины в направлении рядов металлизированных участков.

5. Антенна по любому из пп. 1-4, в которой печатная плата дополнительно содержит металлический слой на верхней поверхности диэлектрического слоя, при этом металлизированные участки выполнены в упомянутом металлическом слое.

6. Антенна по любому из пп. 1-4, в которой металлизированные участки нанесены на нижнюю поверхность фотопроводящего слоя.

7. Антенна по любому из пп. 1-6, в которой металлизированные участки имеют по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы, при этом в каждой ячейке металлизированных участков металлизированные участки в форме прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки или Т-образной формы расположены с осевой симметрией относительно друг друга, а металлизированные участки Г-образной формы расположены с центральной симметрией относительно друг друга и при этом размер каждого металлизированного участка в продольном направлении ряда металлизированных участков больше, чем размер каждого металлизированного участка в поперечном направлении ряда металлизированных участков.

8. Антенна по любому из пп. 5 или 7, в которой сквозные отверстия выполнены в диэлектрическом слое, металлическом слое заземления и краях металлизированных участков, обращенных друг к другу в ячейках металлизированных участков.

9. Антенна по любому из пп. 1-5, 7 и 8, в которой фотопроводящий слой выполнен в виде участков фотопроводника, при этом участки фотопроводника расположены над ячейками металлизированных участков и перекрывают промежутки между металлизированными участками и края металлизированных участков, обращенные друг к другу в ячейках металлизированных участков.

10. Антенна по любому из пп. 1-9, в которой источник света расположен непосредственно под сквозным отверстием.

11. Антенна по любому из пп. 1-9, дополнительно содержащая оптоволокна, при этом одни концы оптоволокон подсоединены к сквозным отверстиям со стороны металлического слоя заземления, а источники света примыкают к другим концам оптоволокон.

12. Антенна по любому из пп. 1-11, в которой источник света является светоизлучающим диодом или полупроводниковым лазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL).

13. Антенна по любому из пп. 1-12, в которой ряды металлизированных участков разделены на периоды изменения импеданса, при этом каждый период изменения импеданса содержит ячейки металлизированных участков, расположенные последовательно в по меньшей мере одном ряду металлизированных участков, при этом в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с включенными источниками света расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с выключенными источниками света расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков, и при этом в рядах металлизированных участков каждого периода изменения импеданса количество ячеек металлизированных участков с включенными источниками света одинаковое и количество ячеек металлизированных участков с выключенными источниками света одинаковое и зависит от требуемого угла наклона диаграммы направленности антенны.

14. Антенна по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки и при этом по меньшей мере один ряд металлизированных участков расположен между двумя группами рядов дополнительных металлизированных участков.

15. Антенна по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки и при этом группы рядов дополнительных металлизированных участков и ряды металлизированных участков чередуются друг с другом.

16. Антенна по любому из пп. 1-13, в которой ряды металлизированных участков образуют по меньшей мере одну группу рядов металлизированных участков,

при этом упомянутая антенна дополнительно содержит по меньшей мере две EBG-структуры (структуры по типу электромагнитного кристалла с запрещенной зоной), состоящие из по меньшей мере двух рядов EBG элементов, выполненных в печатной плате, и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов металлизированных участков расположена между двумя EBG-структурами.

17. Антенна по любому из пп. 14, 15 или 16, в которой ряды металлизированных участков образуют группы рядов металлизированных участков, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков, группы рядов металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы, и

при этом упомянутая печатная плата дополнительно содержит:

металлизированный участок в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое, при этом геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка в форме круга наложены друг на друга и при этом фотопроводящий слой покрывает металлизированный участок в форме круга;

переходные металлизированные отверстия, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие и набор переходных металлизированных отверстий, при этом центральное переходное металлизированное отверстие проходит через геометрический центр поверхности печатной платы, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка в форме круга, и при этом переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков и центров групп рядов металлизированных участков, и при этом вокруг каждого переходного металлизированного отверстия, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков, в металлизированном участке в форме круга образован зазор, и каждое переходное металлизированное отверстие, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков, содержит контактную площадку, расположенную на диэлектрическом слое в зазоре;

сквозные отверстия, выполненные в диэлектрическом слое и металлическом слое заземления и расположенные в зазорах, при этом в каждом зазоре расположено по одному сквозному отверстию; и

источники света, выполненные с возможностью излучать свет со стороны металлического слоя заземления через сквозные отверстия, расположенные в зазорах, на участки фотопроводящего слоя для обеспечения проводимости в зазорах и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков, и соседними переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков,

при этом РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий и металлизированный участок в форме круга образуют цилиндрический резонатор, и при этом при включенном источнике света образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков, а при выключенном источнике света электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков.

18. Антенна по любому из пп. 1-13, в которой ряды металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны и РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой в геометрическом центре поверхности печатной платы.

19. Антенна поверхностной волны с управляемой диаграммой направленности, при этом упомянутая антенна выполнена с возможностью работы на частоте миллиметрового диапазона длин волн и при этом упомянутая антенна содержит:

печатную плату, содержащую расположенные в указанном порядке снизу вверх, по меньшей мере:

металлический слой заземления;

диэлектрический слой, при этом диэлектрический слой является волноведущей структурой;

ряды металлизированных участков, расположенные на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом в каждом ряду между металлизированными участками сформированы промежутки и каждые два соседних металлизированных участка образуют ячейку и при этом радиочастотный (РЧ) сигнал миллиметрового диапазона длин волн распространяется в диэлектрическом слое в виде поверхностной электромагнитной волны в продольном направлении рядов металлизированных участков;

pin-диоды, соединяющие концы металлизированных участков, обращенных друг к другу в каждой ячейке металлизированных участков; и

блок управления импедансом, выполненный с возможностью управления диаграммой направленности антенны посредством управления импедансом в рядах металлизированных участков посредством подачи прямого напряжения на pin-диоды, при этом если прямое напряжение подано на pin-диод, то образован электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков для изменения импеданса в ячейке металлизированных участков, а если прямое напряжение не подано на pin-диод, то электрический контакт между металлизированными участками в ячейке металлизированных участков отсутствует и импеданс в ячейке металлизированных участков не изменяется.

20. Антенна по п. 19, в которой металлизированные участки имеют одинаковую длину в направлении рядов металлизированных участков.

21. Антенна по п. 19, в которой металлизированные участки имеют разную длину в направлении рядов металлизированных участков.

22. Антенна по п. 21, в которой металлизированные участки имеют два разных значения длины в направлении рядов металлизированных участков.

23. Антенна по любому из пп. 19-22, в которой печатная плата дополнительно содержит металлический слой на верхней поверхности диэлектрического слоя, при этом металлизированные участки выполнены в упомянутом металлическом слое.

24. Антенна по любому из пп. 19-23, в которой металлизированные участки имеют по меньшей мере одну форму из форм прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки, Г-образной формы или Т-образной формы, при этом в каждой ячейке металлизированных участков металлизированные участки в форме прямоугольника, трапеции, овала, полуовала, стрелки или Т-образной формы расположены с осевой симметрией относительно друг друга, а металлизированные участки Г-образной формы расположены с центральной симметрией относительно друг друга и при этом размер каждого металлизированного участка в продольном направлении ряда металлизированных участков больше, чем размер каждого металлизированного участка в поперечном направлении ряда металлизированных участков.

25. Антенна по любому из пп. 1-24, в которой ряды металлизированных участков разделены на периоды изменения импеданса, при этом каждый период изменения импеданса содержит ячейки металлизированных участков, расположенные последовательно в по меньшей мере одном ряду металлизированных участков, при этом в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с включенными pin-диодами расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков и в каждом периоде изменения импеданса ячейки металлизированных участков с выключенными pin-диодами расположены последовательно в каждом ряду металлизированных участков и при этом в рядах металлизированных участков каждого периода изменения импеданса количество ячеек металлизированных участков с включенными pin-диодами одинаковое и количество ячеек металлизированных участков с выключенными pin-диодами одинаковое и зависит от требуемого угла наклона диаграммы направленности антенны.

26. Антенна по любому из пп. 19-25, дополнительно содержащая по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки и при этом по меньшей мере один ряд металлизированных участков расположен между двумя группами рядов дополнительных металлизированных участков.

27. Антенна по любому из пп. 19-25, дополнительно содержащая по меньшей мере две группы рядов дополнительных металлизированных участков, расположенных на верхней поверхности диэлектрического слоя и продолжающихся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов дополнительных металлизированных участков содержит по меньшей мере один ряд дополнительных металлизированных участков, при этом в каждом ряду между дополнительными металлизированными участками сформированы промежутки и при этом группы рядов дополнительных металлизированных участков и ряды металлизированных участков чередуются друг с другом.

28. Антенна по любому из пп. 19-25, в которой ряды металлизированных участков образуют по меньшей мере одну группу рядов металлизированных участков,

при этом упомянутая антенна дополнительно содержит по меньшей мере две EBG-структуры (структуры по типу электромагнитного кристалла с запрещенной зоной), состоящие из по меньшей мере двух рядов EBG элементов, выполненных в печатной плате, и продолжающиеся в направлении распространения поверхностной электромагнитной волны в диэлектрическом слое, при этом каждая группа рядов металлизированных участков расположена между двумя EBG-структурами.

29. Антенна по любому из пп. 26, 27 или 28, в которой ряды металлизированных участков образуют группы рядов металлизированных участков, содержащие по меньшей мере один ряд металлизированных участков, группы рядов металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы, и

при этом упомянутая печатная плата дополнительно содержит:

металлизированный участок в форме круга, расположенный на диэлектрическом слое, при этом геометрический центр поверхности печатной платы и геометрический центр поверхности металлизированного участка в форме круга наложены друг на друга;

переходные металлизированные отверстия, выполненные в печатной плате и содержащие центральное переходное металлизированное отверстие и набор переходных металлизированных отверстий, при этом центральное переходное металлизированное отверстие проходит через геометрический центр поверхности печатной платы, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены по окружности, диаметр которой меньше диаметра металлизированного участка в форме круга, и при этом переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий расположены напротив краев группы рядов металлизированных участков и центров групп рядов металлизированных участков, и при этом вокруг каждого переходного металлизированного отверстия, расположенного напротив центра группы рядов металлизированных участков, в металлизированном участке в форме круга образован зазор, и каждое переходное металлизированное отверстие, расположенное напротив центра группы рядов металлизированных участков, содержит контактную площадку, расположенную на диэлектрическом слое в зазоре; и

pin-диоды, соединяющие контактные площадки переходных металлизированных отверстий, расположенных напротив центра группы рядов металлизированных участков, с металлизированным участком в форме круга для обеспечения проводимости в зазорах и образования электрического контакта между переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив центров групп рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев групп рядов металлизированных участков,

при этом РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на центральное переходное металлизированное отверстие, возбуждающее электромагнитную волну с цилиндрическим фронтом, а переходные металлизированные отверстия из набора переходных металлизированных отверстий и металлизированный участок в форме круга образуют цилиндрический резонатор, и при этом при включенном pin-диоде образуется электрический контакт между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к непропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков, а при выключенном pin-диоде электрический контакт отсутствует между переходным металлизированным отверстием, расположенным напротив центра группы рядов металлизированных участков, и переходными металлизированными отверстиями, расположенными напротив краев группы рядов металлизированных участков, что приводит к пропусканию электромагнитной волны в диэлектрический слой под соответствующей группой рядов металлизированных участков.

30. Антенна по любому из пп. 19-25, в которой ряды металлизированных участков расположены радиально относительно геометрического центра поверхности печатной платы и образуют планарный рисунок для реализации работы голографической антенны, и РЧ сигнал миллиметрового диапазона длин волн подается на диэлектрический слой в геометрическом центре поверхности печатной платы.