МИКРОВОЛНОВАЯ АНТЕННА С ОПТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

1. Микроволновая антенна (10) с оптическим управлением, содержащая:
i) антенную решетку (12), содержащую множество антенных элементов (18, 118, 218, 318, 418), причем антенный элемент (18, 118, 218, 318,418) содержит:
- волновод (20, 120) для направления микроволнового излучения на рабочей частоте между первым открытием концом (22) и вторым концом (24), расположенным противоположно первому концу, при этом второй конец (24) имеет участок (25, 45, 125) пропускания света, сформированный, по меньшей мере, в части второго конца (24),
- управляемый оптически полупроводниковый элемент (32, 132), размещенный внутри волновода (20, 120) перед участком (25, 45, 125) пропускания света второго конца (24), причем материал полупроводникового элемента (32, 132) изменяет свойства, в частности, отражающую способность для микроволнового излучения на рабочей частоте под управлением падающего света, и
- управляемый источник (34, 234) света, расположенный на или рядом с участком (25, 45, 125) пропускания света второго конца (24), для испускания управляемого луча (36) света на полупроводниковый элемент (32, 132) для управления свойствами его материала, в частности, его отражающей способностью, и
ii) питатель (14) для освещения антенной решетки (18, 118, 218, 318, 418) и/или приема микроволнового излучения (16) на рабочей частоте от антенной решетки (18, 118, 218, 318, 418) для передачи и/или приема микроволнового излучения.
2. Микроволновая антенна по п.1, в которой полупроводниковый элемент (32, 132) выполнен с возможностью переключения свойств его материала между проводником и диэлектриком, обеспечивая изменение фазы отраженного микроволнового сигнала в волноводе (20, 120) на 18, 118, 218, 318, 4180°.
3. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой полупроводниковый элемент (32, 132) сформирован в виде столбика, расположенного между двумя противоположными боковыми стенками (28, 29) волновода (20, 120), в частности, контактирующего с ними.
4. Микроволновая антенна по п.3, в которой ширина полупроводникового элемента (32, 132) составляет от 5% до 50%, в частности, от 10% до 30% ширины волновода.
5. Микроволновая антенна по п.3. в которой антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418а) дополнительно содержит опорный элемент (38), выполненный с возможностью удержания полупроводникового элемента (32, 132) и расположенный рядом с полупроводниковым элементом (32, 132) между противоположными боковыми стенками (28, 29).
6. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой волновод (20, 120) имеет прямоугольное поперечное сечение, имеющее ширину (w) в диапазоне от 50% до 90% длины волны и высоту (h) в диапазоне от 25% до 40% длины волны микроволнового излучения на рабочей частоте.
1
7. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой полупроводниковый элемент (32, 132) расположен на расстоянии d от второго конца (24) волновода (20, 120), по существу, равном четверти длины волны в волноводе микроволнового излучения на рабочей частоте.
8. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой участок (25, 125) пропускания света второго конца (24) волновода (20, 120) составляет участок от 5% до 75%, в частности, от 10% до 50%, всей площади второго конца (24).
9. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418b) дополнительно содержит противоотражающий элемент (40, 42), расположенный на одной или на обеих сторонах полупроводникового элемента (32, 132) и имеющий толщину, по существу, четверть длины волны микроволнового излучения на рабочей частоте.
10. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418с) дополнительно содержит апертурный элемент (44), в частности, пирамидальной формы или в форме рупора, расположенный перед первым концом (22) волновода (20, 120) и имеющий большую апертуру (46), чем первый конец (22).
11. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418d) дополнительно содержит переход (20, 120') волновод - микрополоска и микрополосковую линию (48), при этом полупроводниковый элемент (32, 132) расположен на микрополосковой линии (48).
12. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой полупроводниковые элементы (32, 132) антенной решетки (12) сформированы в виде решетки (50), выполненной из полупроводникового материала, в частности, из Si, при этом отверстия (52) сформированы, в частности, путем вытравливания столбика (54) из полупроводникового материала, остающегося между двумя соседними отверстиями (52а, 52b), представляющего полупроводниковый элемент.
13. Микроволновая антенна по п.12, в которой волноводы (20, 120) антенной решетки (12) сформированы в виде решетки из трубок (56), имеющих два открытых конца, причем решетка из трубок (56) соединена с решеткой (50) таким образом, что открытый конец трубки (56)охватывает два соседних отверстия (52а, 52b) и столбик (54), образованный в результате формирования указанных двух соседних отверстий.
14. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой источник (34, 234) света сформирован из лазерного диода или светодиода.
15. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой источники (34, 234) света антенной решетки (12) расположены в виде матрицы источников света, в частности, на структуре подложки источников света, при этом матрица источников света содержит линии (80, 84) управления столбцами и рядами для индивидуального управления источниками (34, 234) света.
2
16. Микроволновая антенна по п.1 или 2, дополнительно содержащая схему управления, содержащую модуль (70) управления для каждого источника (34, 234) света или группы источников света для управления источниками света антенной решетки (12), причем модуль (70) управления содержит переключаемый элемент (76), включенный параллельно источнику (34, 234) света, и переключающий элемент (78) для переключения указанного переключаемого элемента (76) в состояние включено и выключено под управлением сигнала (С) управления переключающего элемента.
17. Микроволновая антенна по п.16, в которой переключаемый элемент (76) сформирован из тиристора или симистора, в частности, фототиристора, причем переключающий элемент (78) сформирован из диода, в частности, инфракрасного диода.
72
1
18. Микроволновая антенна по п.15, в которой схема управления дополнительно содержит переключатель (74) линии для каждого столбца или ряда матрицы источников света для переключения тока (I) в линии, подаваемого для столбца или ряда источников света, соединенных последовательно, с возможностью включения и выключения под управлением сигнала (C) линии управления.
19. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой указанный участок пропускания света представляет собой отверстие (25, 125).
20. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой указанный участок пропускания света содержит слой (45) из окисла индия и олова, расположенный перед источником (34, 234) света.
21. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой антенная решетка (112) содержит слой (102) заднего короткого замыкания, центральный слой (104) и передний слой (106), помещенные друг над другом, при этом слой (102) заднего короткого замыкания и передний слой (106) формируют волноводы (120), а центральный слой (104) формирует полупроводниковые элементы (132).
22. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой передний слой (106) содержит параллельные канавки (121), сформированные на его поверхности, обращенной от центрального слоя (104), разделяющие соседние ряды отверстий волноводов (120).
23. Микроволновая антенна по п.1 или 2, в которой антенный элемент дополнительно содержит элемент (208, 209) фокусирования света, излучаемого источником (234) света на полупроводниковый элемент (132).
24. Микроволновая антенна по п.23, в которой элемент (208, 209) фокусирования света содержит линзу (208) или диэлектрический столбик (209).
25. Микроволновая антенна по п.23, в которой элементы (208, 209) фокусирования света антенной решетки сформированы, как формованная структура (202, 302) из линз, закрепленная на конце волноводов (120) между концом волновода (120) и полупроводниковыми элементами (132).
26. Микроволновая антенна по п.23, в которой элемент фокусирования света содержит диэлектрический столбик (209), который зафиксирован, в частности, приклеен на одном конце к источнику (234) света и/или на другом конце к полупроводниковому элементу (132).
27. Антенная решетка (12), в частности, для использования в антенне (10) с оптическим управлением по п.1, содержащая множество антенных элементов (18, 118, 218, 318, 418), причем антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418) содержит:
волновод (20, 120) для направления микроволнового излучения на рабочей частоте между первым открытым концом (22) и вторым концом (24), расположенным противоположно первому концу, при этом второй конец (24) имеет участок (25, 45, 125) пропускания света, сформированный, по меньшей мере, в части второго конца (24),
управляемый оптически полупроводниковый элемент (32, 132), размещенный внутри волновода (20, 120) перед участком (25, 45, 125) пропускания света второго конца (24), причем материал полупроводникового элемента (32, 132) изменяет свойства, в частности отражающую способность, для микроволнового излучения на рабочей частоте под управлением падающего света, и
управляемый источник (34, 234) света, расположенный на или рядом с участком (25, 45, 125) пропускания света второго конца (24), для испускания управляемого луча (36) света на полупроводниковый элемент (32, 132) для управления свойствами его материала, в частности, отражающей способностью.
28. Схема управления для управления источниками (34, 234) света антенной решетки (12), в частности, по п.27, микроволновой антенны (10), в частности, по п.1, при этом антенная решетка (12) содержит множество антенных элементов (18, 118, 218, 318, 418), причем антенный элемент (18, 118, 218, 318, 418) содержит управляемый оптически полупроводниковый элемент (32, 132), выполненный с возможностью изменения свойств его материала, в частности его отражающей способности, для микроволнового излучения на рабочей частоте под управлением падающего света, и управляемый источник света для испускания управляемого луча света на полупроводниковый элемент (32, 132) для управления свойствами его материала, в частности отражающей способностью, причем схема управления содержит:
2
модуль (70) управления для каждого источника (34, 234) света, причем модуль управления содержит переключаемый элемент (76), включенный параллельно с источником (34, 234) света, и переключающий элемент (78) для переключения переключаемого элемента (76) в состояние включено и выключено под управлением сигнала (C) управления переключающего элемента.
29. Антенная решетка, в частности, для использования в антенне с оптическим управлением по п.1, содержащая множество антенных элементов (118, 218, 318, 418), причем антенный элемент (118, 218, 318, 418) содержит:
- волновод (120) для направления микроволнового излучения на рабочей частоте между первым открытым концом (22) и вторым концом (24), который расположен противоположно первому концу, причем второй конец имеет отверстие (125), сформированное, по меньшей мере, в части второго конца (24),
- управляемый оптически полупроводниковый элемент (132), размещенный в пределах волновода (120) перед отверстием (125) второго конца (24), причем материал полупроводникового элемента (132) изменяет свойства, в частности отражающую способность, для микроволнового излучения на рабочей частоте под управлением падающего света, и
- управляемый источник (234) света, расположенный на расстоянии от отверстия (125) второго конца (24), для испускания управляемого луча (36) света на полупроводниковый элемент (132) для управления свойствами его материала, в частности его отражающей способностью,
- элемент фокусирования света, в частности диэлектрический столбик (209) и/или линза (208), расположенный между источником (234) света и полупроводниковым элементом (132), через отверстие (125) для фокусирования света, излучаемого источником (234) света на полупроводниковый элемент (132).