АНТЕННЫ ПОВЕРХНОСТНОГО РАССЕЯНИЯ

1. Антенна, содержащая:
распространяющую волны структуру; и
несколько рассеивающих элементов, распределенных вдоль распространяющей волны структуры с межэлементными промежутками, значительно меньшими, чем длина волны в свободном пространстве, соответствующая рабочей частоте антенны, причем несколько рассеивающих элементов имеют несколько переменных индивидуальных электромагнитных откликов на моду ведомой волны или поверхностной волны распространяющей волны структуры, и указанные несколько переменных индивидуальных электромагнитных откликов создают перенастраиваемое поле излучения антенны.
2. Антенна по п.1, где несколько рассеивающих элементов представляют собой несколько практически идентичных рассеивающих элементов.
3. Антенна по п.1, где несколько переменных индивидуальных электромагнитных откликов обеспечивают эффективный отклик среды для моды ведомой волны или поверхностной волны распространяющей волны структуры.
4. Антенна по п.1, где несколько переменных индивидуальных электромагнитных откликов представляют собой несколько полей излучений магнитных диполей.
5. Антенна по п.1, где рабочей частотой является сверхвысокая частота.
6. Антенна по п.5, где сверхвысокой частотой является частота в диапазоне Ka.
7. Антенна по п.5, где сверхвысокой частотой является частота в диапазоне Ku.
8. Антенна по п.5, где сверхвысокой частотой является частота в диапазоне Q.
9. Антенна по п.1, где межэлементное пространство меньше одной четвертой длины волны в свободном пространстве.
10. Антенна по п.1, где межэлементное пространство меньше одной пятой длины волны в свободном пространстве.
11. Антенна по п.1, где распространяющая волны структура содержит одну или несколько проводящих поверхностей, и несколько рассеивающих элементов соответствуют нескольким раскрывам в одной или нескольких проводящих поверхностях.
12. Антенна по п.11, где распространяющая волны структура представляет собой практически двухмерную распространяющую волны структуру.
13. Антенна по п.12, где практически двухмерная распространяющая волны структура представляет собой волновод из параллельных пластин, и одна или несколько проводящих поверхностей являются верхним проводником волновода из параллельных пластин.
14. Антенна по п.11, где распространяющая волны структура содержит одну или несколько практически одномерных распространяющих волны структур.
15. Антенна по п.14, где одна или несколько практически одномерных распространяющих волны структур представляют собой несколько практически одномерных распространяющих волны структур, составляющих площадь практически двухмерной антенны.
16. Антенна по п.14, где одна или несколько практически одномерных распространяющих волны структур содержат одну или несколько микрополосковых линий.
17. Антенна по п.16, где одна или несколько проводящих поверхностей представляют собой один или несколько соответствующих верхних проводников одной или нескольких микрополосковых линий.
18. Антенна по п.16, где одна или несколько проводящих поверхностей представляют собой одну или несколько проводящих полосок, расположенных параллельно одному или нескольким верхним проводникам одной или нескольких микрополосковых линий.
19. Антенна по п.14, где одна или несколько практически одномерных распространяющих волны структур содержат один или несколько копланарных волноводов.
20. Антенна по п.19, где одна или несколько проводящих поверхностей расположены над одним или несколькими копланарными волноводами.
21. Антенна по п.14, где одна или несколько практически одномерных распространяющих волны структур содержат один или несколько закрытых волноводов.
22. Антенна по п.21, где один или несколько закрытых волноводов содержат один или несколько прямоугольных волноводов.
23. Антенна по п.22, где один или несколько прямоугольных волноводов содержат один или несколько двухгребневых прямоугольных волноводов.
24. Антенна по п.21, где одна или несколько проводящих поверхностей представляют собой одну или несколько соответствующих верхних поверхностей одного или нескольких закрытых волноводов.
25. Антенна по п.21, где одна или несколько проводящих поверхностей расположены над одной или несколькими соответствующими верхними поверхностями одного или нескольких закрытых волноводов, и одна или несколько соответствующих верхних поверхностей содержат несколько диафрагм, прилегающих к нескольким раскрывам в одной или нескольких проводящих поверхностях.
26. Антенна по п.11, где несколько раскрывов образуют соответствующие несколько проводящих островков, электрически изолированных от одной или нескольких проводящих поверхностей, и антенна содержит также:
несколько линий напряжения смещения, предназначенных для обеспечения соответствующих напряжений смещения между одной или несколькими проводящими поверхностями и соответствующими несколькими проводящими островками; и
электрически регулируемый материал, расположенный, по меньшей мере, частично, в соответствующих прилегающих пространствах нескольких раскрывов.
27. Антенна по п.26, где электрически регулируемым материалом является жидкокристаллический материал.
28. Антенна по п.27, где жидкокристаллический материал представляет собой нематический жидкий кристалл.
29. Антенна по п.27, где жидкокристаллический материал представляет собой двухчастотный жидкий кристалл.
30. Антенна по п.27, где жидкокристаллический материал представляет собой жидкий кристалл, стабилизированный полимерной сеткой.
31. Антенна по п.27, где жидкокристаллический материал представляет собой полимер-диспергированный жидкий кристалл.
32. Антенна по п.11, где несколько раскрывов образуют соответствующие несколько проводящих островков, электрически изолированных от одной или нескольких проводящих поверхностей, при этом несколько раскрывов расположены рядами и столбцами, и антенна содержит также:
несколько цепей смещения, предназначенных для обеспечения соответствующих напряжений смещения между одной или несколькими проводящими поверхностями и соответствующими несколькими проводящими островками;
несколько линий управления рядами, причем каждая адресована ряду нескольких цепей смещения;
несколько линий управления столбцами, причем каждая адресована столбцу нескольких цепей смещения; и
электрически регулируемый материал, расположенный, по меньшей мере, частично, в соответствующих прилегающих пространствах нескольких раскрывов.
33. Антенна по п.32, где несколько цепей смещения расположены рядами и столбцами соответственно рядом с несколькими раскрывами.
34. Антенна по п.11, где несколько раскрывов определяют несколько комплементарных метаматериальных элементов, имеющих несколько откликов магнитных диполей на магнитное поле ведомой волны или поверхностной волны.
35. Антенна по п.34, где несколько комплементарных метаматериальных элементов представляют собой несколько комплементарных электрических ЖК метаматериальных элементов.
36. Антенна по п.34, где несколько откликов магнитных диполей представляют собой несколько откликов плоскостных магнитных диполей, ориентированных параллельно одной или нескольким проводящим поверхностям.
37. Антенна по п.36, где несколько откликов плоскостных магнитных диполей включают первые несколько откликов плоскостных магнитных диполей, ориентированных в первом направлении параллельно одной или нескольким проводящим поверхностям, и вторые несколько откликов плоскостных магнитных диполей, ориентированных во втором направлении, перпендикулярном первому направлению и параллельном одной или нескольким проводящим поверхностям.
38. Способ, включающий:
распространение первой ведомой волны или поверхностной волны для доставки первые нескольких относительных фаз в соответствующие несколько мест;
связь с первой ведомой волной или поверхностной волной в первой совокупности мест, выбранных из соответствующих нескольких мест, для создания первых нескольких электромагнитных колебаний в первой совокупности мест, причем первыми несколькими электромагнитными колебаниями создают первое поле излучения;
распространение второй ведомой волны или поверхностной волны для доставки вторых нескольких относительных фаз в соответствующие несколько мест, причем вторые несколько относительных фаз практически равны первым нескольким относительным фазам; и
связываются со второй ведомой волной или поверхностной волной во второй совокупности мест, выбранных из соответствующих нескольких мест, чтобы создать вторые несколько электромагнитных колебаний во второй совокупности мест, причем вторыми несколькими электромагнитными колебаниями создают второе поле излучения, отличное от первого поля излучения.
39. Способ по п.38, где:
первой ведомой волной или поверхностной волной и первым полем излучения определяют первую интерференционную картину, и первая совокупность мест, выбранная из соответствующих нескольких мест, соответствует совокупности мест в конструктивных интерференционных областях первой интерференционной картины; и
второй ведомой волной или поверхностной волной и вторым полем излучения определяют вторую интерференционную картину, отличную от первой интерференционной картины, и вторая совокупность мест, выбранная из соответствующих нескольких мест, соответствует совокупности мест в конструктивных интерференционных областях второй интерференционной картины.
40. Способ, включающий:
прием первой волны в нескольких местах в свободном пространстве;
связь с первой волной в свободном пространстве в первой совокупности мест, выбранных из нескольких мест для создания нескольких первых электромагнитных колебаний в первой совокупности мест, причем первыми несколькими электромагнитными колебаниями создают первую ведомую волну или поверхностную волну, имеющую первые несколько относительных фаз в нескольких местах;
прием второй волны в нескольких местах в свободном пространстве, отличной от первой волны в свободном пространстве;
связь со второй волной в свободном пространстве во второй совокупности мест, выбранных из нескольких мест для создания нескольких вторых электромагнитных колебаний во второй совокупности мест, причем вторыми несколькими электромагнитными колебаниями создают вторую ведомую волну или поверхностную волну, имеющую вторые несколько относительных фаз в нескольких местах, причем вторые несколько относительных фаз практически равны первым нескольким относительным фазам.
41. Способ по п.40, где:
первая ведомая волна или поверхностная волна и первая волна в свободном пространстве определяют первую интерференционную картину, и первая совокупность мест, выбранная из соответствующих нескольких мест, соответствует совокупности мест в конструктивных интерференционных областях первой интерференционной картины; и
вторая ведомая волна или поверхностная волна и вторая волна в свободном пространстве определяют вторую интерференционную картину, отличную от первой интерференционной картины, и вторая совокупность мест, выбранная из соответствующих нескольких мест, соответствует совокупности мест в конструктивных интерференционных областях второй интерференционной картины.
42. Способ, включающий:
выбор первой диаграммы направленности антенны; и
для антенны поверхностного рассеяния, перестраиваемой в ответ на один или несколько управляющих входных сигналов, определение первых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов, соответствующих первой выбранной диаграмме направленности антенны.
43. Способ по п.42, где антенна поверхностного рассеяния имеет несколько рассеивающих элементов с соответствующими регулируемыми физическими параметрами, являющимися функцией одного или нескольких управляющих входных сигналов.
44. Способ по п.43, где определение первых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов, включает:
определение соответствующих первых значений соответствующих регулируемых физических параметров для получения первой выбранной диаграммы направленности антенны; и
определение первых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов, соответствующих определенным соответствующим первым значениям соответствующих регулируемых физических параметров.
45. Способ по п.43, где соответствующие регулируемые физические параметры представляют собой соответствующие регулируемые резонансные частоты нескольких рассеивающих элементов.
46. Способ по п.43, где один или несколько управляющих входных сигналов включают несколько соответствующих напряжений смещения для нескольких рассеивающих элементов.
47. Способ по п.43, где несколько рассеивающих элементов являются адресуемыми по рядам и столбцам, и один или несколько управляющих входных сигналов включают набор входных сигналов рядов и набор входных сигналов столбцов.
48. Способ по п.43, где несколько рассеивающих элементов питают несколькими фидерными линиями, имеющими регулируемые коэффициенты усиления, и в один или несколько управляющих входных сигналов включают регулируемые коэффициенты усиления.
49. Способ по п.43, включающий также:
предоставление первых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов для антенны поверхностного рассеяния.
50. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны включает выбор направления луча антенны.
51. Способ по п.50, где направление луча антенны соответствует направлению спутника связи.
52. Способ по п.50, где направление луча антенны соответствует направлению базовой станции связи.
53. Способ по п.50, где направление луча антенны соответствует направлению подвижной платформы связи.
54. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны, включает выбор одного или нескольких направлений нуля.
55. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны, включает выбор ширины луча антенны.
56. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны, включает выбор расположения нескольких лучей.
57. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны, включает выбор суммарной фазы.
58. Способ по п.42, где выбор первой диаграммы направленности антенны, включает выбор состояния поляризации.
59. Способ по п.58, где выбранное состояние поляризации представляет собой круговую поляризацию.
60. Способ по п.58, где выбранное состояние поляризации представляет собой линейную поляризацию.
61. Способ по п.42, включающий также:
выбор второй диаграммы направленности антенны, отличной от первой диаграммы направленности антенны; и
определение вторых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов, соответствующих второй выбранной диаграмме направленности антенны.
62. Способ по п.61, включающий также:
предоставление вторых значений одного или нескольких управляющих входных сигналов для антенны поверхностного рассеяния.
63. Способ по п.61, где выбор первой диаграммы направленности антенны включает выбор первого направления луча антенны, и выбор второй диаграммы направленности антенны включает выбор второго направления луча антенны, отличного от первого направления луча антенны.
64. Способ по п.63, где первая выбранная диаграмма направленности антенны обеспечивает первое состояние поляризации, соответствующее первому направлению луча антенны, вторая выбранная диаграмма направленности антенны обеспечивает второе состояние поляризации, соответствующее второму направлению луча антенны, причем первое состояние поляризации практически равно второму состоянию поляризации.
65. Способ по п.64, где первым и вторым состояниями поляризации являются состояния круговой поляризации.
66. Способ по п.64, где первым и вторым состояниями поляризации являются состояния линейной поляризации.
67. Способ по п.63, где первое и второе направления луча антенны соответствуют первому и второму спутникам связи.
68. Способ по п.63, где первое и второе направления луча антенны соответствуют первому и второму объектам, выбранным из нескольких объектов, включая спутники связи, базовые станции связи или подвижные платформы связи.
69. Способ, включающий:
идентификацию первой мишени для первой антенны поверхностного рассеяния, причем первая антенна поверхностного рассеяния имеет первую перестраиваемую диаграмму направленности, реагирующую на один или несколько первых управляющих входных сигналов; и
повторную регулировку одного или нескольких первых управляющих входных сигналов для получения практически непрерывного изменения первой перестраиваемой диаграммы направленности в ответ на первое относительное движение между первой мишенью и первой антенной поверхностного рассеяния.
70. Способ по п.69, где первое относительное движение представляет собой перенос первой мишени.
71. Способ по п.69, где первое относительное движение представляет собой перенос или поворот первой антенны поверхностного рассеяния.
72. Способ по п.69, где первое относительное движение представляет собой сочетание переноса первой мишени и переноса или поворота антенны первой поверхности
73. Способ по п.69, где практически непрерывное изменение первой перестраиваемой диаграммы направленности выбирают, чтобы удерживать первую мишень практически в пределах первичного луча первой перестраиваемой диаграммы направленности.
74. Способ по п.69, где практически непрерывное изменение первой перестраиваемой диаграммы направленности выбирают, чтобы удерживать первую мишень практически в нуле первой перестраиваемой диаграммы направленности.
75. Способ по п.69, где практически непрерывное изменение первой перестраиваемой диаграммы направленности выбирают, чтобы обеспечивать практически постоянное состояние поляризации в месте первой мишени.
76. Способ по п.75, где практически постоянным состоянием поляризации является состояние круговой поляризации.
77. Способ по п.75, где практически постоянным состоянием поляризации является состояние линейной поляризации.
78. Способ по п.69, где первой мишенью является спутник связи.
79. Способ по п.69, где первой мишенью является базовая станция связи.
80. Способ по п.69, где первой мишенью является подвижная платформа связи.
81. Способ по п.69, включающий также:
идентификацию второй мишени для второй антенны поверхностного рассеяния, причем вторая антенна поверхностного рассеяния имеет вторую перестраиваемую диаграмму направленности, реагирующую на один или несколько вторых управляющих входных сигналов; и
повторную регулировку одного или нескольких вторых управляющих входных сигналов для получения практически непрерывного изменения второй перестраиваемой диаграммы направленности в ответ на второе относительное движение между второй мишенью и второй антенной поверхностного рассеяния.
82. Способ по п.81, где первая и вторая мишени являются членами группы спутников связи.
83. Способ по п.81, где первое относительное движение представляет собой перенос первой мишени, а второе относительное движение представляет собой перенос второй мишени.
84. Способ по п.81, где:
первое относительное движение представляет собой сочетание переноса первой мишени и переноса или поворота антенны первой поверхности;
второе относительное движение представляет собой сочетание переноса второй мишени и переноса или поворота антенны второй поверхности; и
перенос или поворот антенны первой поверхности равен переносу или повороту антенны второй поверхности.
85. Способ по п.81, где практически непрерывное изменение первой перестраиваемой диаграммы направленности выбирают, чтобы удерживать первую мишень практически в пределах первичного луча первой перестраиваемой диаграммы направленности, и практически непрерывное изменение второй перестраиваемой диаграммы направленности выбирают, чтобы удерживать вторую мишень практически в пределах первичного луча второй перестраиваемой диаграммы направленности.
86. Способ по п.85, включающий также:
регулировку одного или нескольких первых управляющих входных сигналов для размещения второй мишени практически в пределах первичного луча первой перестраиваемой диаграммы направленности.
87. Способ по п.86, включающий также:
идентификацию новой мишени для второй антенны поверхностного рассеяния, отличной от первой и второй мишеней; и
регулировку одного или нескольких вторых управляющих входных сигналов для размещения новой мишени практически в пределах первичного луча второй перестраиваемой диаграммы направленности.
88. Система, содержащая:
антенну поверхностного рассеяния, перестраиваемую в ответ на один или несколько управляющих входных сигналов;
схемы управления антенной, выполненные для формирования и подачи одного или нескольких управляющих входных сигналов; и
схемы связи, связанные со структурой фидера антенны поверхностного рассеяния.
89. Система по п.88, где антенна поверхностного рассеяния имеет несколько рассеивающих элементов с соответствующими регулируемыми физическими параметрами, являющимися функцией одного или нескольких управляющих входных сигналов.
90. Система по п.89, где один или несколько управляющих входных сигналов включают несколько соответствующих напряжений смещения для нескольких рассеивающих элементов.
91. Система по п.89, где несколько рассеивающих элементов являются адресуемыми по рядам и столбцам, и один или несколько управляющих входных сигналов включают набор входных сигналов рядов и набор входных сигналов столбцов.
92. Система по п.89, где структура фидера содержит несколько фидеров, имеющих соответствующие несколько усилителей, и один или несколько управляющих входных сигналов включают регулируемые коэффициенты усиления соответствующих нескольких усилителей.
93. Система по п.88, где схемы управления антенной включают:
среду для хранения, включающую таблицу преобразования, преобразующую набор параметров диаграммы направленности антенны в соответствующий набор значений для одного или нескольких управляющих входных сигналов.
94. Система по п.93, где набор параметров диаграммы направленности антенны включает набор направлений луча антенны.
95. Система по п.93, где набор параметров диаграммы направленности антенны включает набор направлений нуля антенны.
96. Система по п.93, где набор параметров диаграммы направленности антенны включает набор значений ширины луча антенны.
97. Система по п.93, где набор параметров диаграммы направленности антенны включает набор состояний поляризации.
98. Система по п.88, где схемы управления антенной включают:
схемы процессора, выполненные для расчета набора значений для одного или нескольких управляющих входных сигналов, соответствующих требуемому параметру диаграммы направленности антенны.
99. Система по п.98, где схемы процессора выполнены для расчета набора значений для одного или нескольких управляющих входных сигналов путем вычисления голограммы, соответствующей требуемому параметру диаграммы направленности антенны.
100. Система по п.88, содержащая также:
блок датчиков, конструктивно исполненный для обнаружения состояния среды антенны поверхностного рассеяния.
101. Система по п.100, где блок датчиков включает один или несколько датчиков, выбранных из датчиков GPS, термометров, гироскопов, акселерометров и тензодатчиков.
102. Система по п.100, где состояние среды включает положение, ориентацию, температуру или механическую деформацию антенны поверхностного рассеяния.
103. Система по п.100, где блок датчиков конструктивно исполнен для формирования и передачи данных о состоянии среды в схемы управления антенной, а схемы управления антенной включают:
схемы, предназначенные для регулирования одного или нескольких управляющих входных сигналов для компенсации изменений состояния среды антенны поверхностного рассеяния.