專利名稱：：用于使用毫米波信號進行通信的毫米波反射器天線系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的一些實施例涉及使用毫米波信號的無線通信系統(tǒng)。一些實施例涉及使用反射器的毫米波天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：許多常規(guī)無線網(wǎng)絡使用范圍一般在兩吉赫茲(GHz)與十吉赫茲之間的微波頻率來通信。由于微波頻率的波長比較長，因此這些系統(tǒng)通常主要利用全方向天線或低定向性天線。這些天線的低定向性可能限制此類系統(tǒng)的吞吐量。定向天線可以提高這些系統(tǒng)的吞吐量，但是微波頻率的波長使緊湊定向天線難以實施。毫米波頻帶可以具有可用頻譜并且能夠提供更高的吞吐量水平。另外，定向天線在毫米波頻率上可以更小且更緊湊。因此通常需要適合于在無線通信網(wǎng)絡中使用的緊湊定向毫米波天線和天線系統(tǒng)。通常還需要可以提高無線網(wǎng)絡吞吐量的緊湊定向毫米波天線和天線系統(tǒng)。圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)；6圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的波束掃描角度；圖3A、3B、3C和3D示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的方位角掃描角度和方位角定向圖案；圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的仰角定向圖案；圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的仰角掃描角度和仰角定向圖案；圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有線性陣列天線單元的片陣列天線；圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有平面陣列天線單元的片陣列天線；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波通信系統(tǒng)。具體實施例方式以下描述和附圖充分地說明了本發(fā)明的具體實施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┧鼈?。其它實施例可以結(jié)合結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電性的、過程和其它變化。實例僅代表可能的變化。除非明確要求，單獨部件和功能是可選的，并且操作順序可以變化。一些實施例的部分和特征可以包含于其它實施例中或者為其它實施例的部分和特征所取代。在權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明實施例涵蓋這些權(quán)利要求的所有可用等效體。如果事實上公開了多個發(fā)明或創(chuàng)造性原理，這里可以將本發(fā)明的多個實施例僅統(tǒng)稱為詞語"發(fā)明"，這是為了方便而不是旨在將本申請的范圍局限于任何單個發(fā)明或創(chuàng)造性原理。圖1A和1B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)。毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)100包括毫米波反射器104和片陣列天線102。片陣列天線102生成入射天線波束并將其引導到毫米波反射器104的表面105，以便按照方位角和/或仰角在多個波束轉(zhuǎn)向角度(beam-steeringangle)上提供可控天線波束。毫米波反射器104反射和成形入射天線波束以生成可以具有按照方位角和仰角的預定定向圖案的反射波束。可以選擇毫米波反射器104的曲率使得可控天線波束在方位角和/或仰角中具有高定向性。下文更具體地討論這些實施例。在一些實施例中，片陣列天線102可以定位于毫米波反射器104的焦點處或附近，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，片陣列天線102包括天線單元陣列。在這些實施例中，可以控制天線單元的幅度和/或相位以將入射天線波束引導到反射器104，以便在多個波束掃描角度上提供可控天線波束。下文更具體地討論這些實施例。在一些實施例中，毫米波反射器104的表面105可以由第一平面中基本圓形弧106和第二平面中基本拋物線弧108來限定，以提供方位角發(fā)散而仰角基本上無發(fā)散的可控天線波束，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例中，可控天線波束可以方位角呈扇形并且可以仰角更加呈針形。在一些實施例中，第一平面可以是水平面而第二平面可以是豎直平面，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此，如術(shù)語水平和豎直可以互換。下文更具體地討論這些實施例。在(圖1A中所示的)一些實施例中，反射器104可以基本上關(guān)于基本拋物線弧108對稱。在這些實施例中，基本拋物線弧108的頂點110可以位于反射器104的中心處或附近，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例中，基本拋物線弧108關(guān)于頂點IIO對稱。在(圖1B中所示的)一些其它實施例中，反射器104可以關(guān)于基本拋物線弧108為非對稱。在這些實施例中，基本拋物線弧108的頂點110沒有位于反射器104的中心附近。在這些實施例中，基本拋物線弧108也關(guān)于頂點110對稱，然而，基本拋物線弧108的下半部限定反射器104使得反射器104為非對稱。除了其它益處之外，非對稱反射器的使用可以幫助減少由于片陣列天線102阻止原本在反射器104上直接入射的接收信號而在接收模式下可能出現(xiàn)的陰影。非對稱反射器的使用還可以幫助減少造成不利激勵的在發(fā)送模式下可能出現(xiàn)的在片陣列天線102上的反饋照射。下文也更具體地描述這些實施例。在一些實施例中，空氣可以充滿毫米波反射器104與片陣列天線102之間的空間。在一些其它實施例中，毫米波折射材料可以填充毫米波反射器104與片陣列天線102之間的空間。在這些實施例中，毫米波折射材料可以包括交鏈聚合物如Rexolite，不過也可以使用其它聚合物和電介質(zhì)材料如聚乙烯、聚4-甲基戊烯-l、聚四氟乙烯和高密度聚乙烯。例如，Rexolite可以產(chǎn)自美國新澤西州貝弗利市C-LEC塑料有限公司。在一些實施例中，砷化鎵(GaAs)、石英和/或丙烯玻璃可以用于毫米波折射材料。在一些實施例中，可以在第一平面中限定表面105以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案的可調(diào)天線波束。在這些實施例中，還可以在第二平面中限定毫米波反射器104以提供在仰角上具有基本正切平方(sec2)定向圖案的可調(diào)天線波束。在這些實施例中，在仰角上基本正切平方的圖案可以向一個或多個用戶設備提供用于信號的發(fā)送和/或接收的近似相同的天線增益和/或靈敏度，而基本上至少在預定范圍內(nèi)與距天線系統(tǒng)100的距離無關(guān)，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，基本正切平方定向圖案可以是余切平方定向圖案。在一些實施例中，片陣列天線102可以位于基本拋物線弧108的焦點處或附近。可以選擇片陣列天線102相對于基本拋物線弧108的焦點的位置以減少可控天線波束的旁瓣，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，基本拋物線弧108可以是表面105的垂直母線。在一些實施例中，表面105可以包括環(huán)形拋物面的截面，該環(huán)形拋物面可以通過將拋物線圍繞與圖lA中所示z軸平行的軸進行旋轉(zhuǎn)而得到。在一些替代實施例中，表面105可以由第一平面中拋物線弧和第二平面中橢圓形弧的基本圓形弧106來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本上無發(fā)散定向圖案的可調(diào)天線波束。在這些實施例中，反射器104的垂直母線可以是橢圓主軸落在x-y平面中(例如水平面)而橢圓輔軸與z軸平行的橢圓形。在這些實施例中，反射器104可以具有通過圍繞與z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)垂直橢圓母線而得到的形狀。在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)軸可以包含橢圓的焦點之一，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。反射器104和片陣列天線102可以用各種方式來機械耦合。在一些實施例中，反射器104和片陣列天線102可以通過單個桿或機械鏈來耦合。在這些實施例中，桿的一端可以附著到片陣列天線102，而桿的另一端可以附著到反射器104的邊緣或表面105上的點。在一些實施例中，桿可以支撐片陣列天線102并且可以承受片陣列天線102的重量，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，桿可以是空心的，并且可以在桿內(nèi)部提供電纜/電線以將片陣列天線102與可以位于反射器104后面的系統(tǒng)電路電性耦合。在一些其它實施例中，反射器104和片陣列天線102可以使用數(shù)個桿來耦合以便以增加的剛性來支撐片陣列天線102。在這些實施例中，反射器104可以是對稱反射器，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些其它實施例中，可以將系統(tǒng)電路封閉于盒子中而反射器104可以附著到盒子的邊緣。片陣列天線102可以固定于盒子的表面上或者附近。在這些實施例中，盒子可以對反射器104和片陣列天線102提供機械支撐。電纜/電線可以從片陣列天線102延伸到盒子中。在這些實施例中，反射器104可以是非對稱反射器，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例中，包括附加信號處理電路和/或收發(fā)信機電路的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)100可以裝配于房間天花板或墻壁上用于室內(nèi)應用或者裝配于墻壁、竿或塔上用于室外應用。下文更具體地討論這些實施例的實例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的波束掃描角度。在圖2中，片陣列天線202可以對應于片天線陣列102(圖1A和1B)，而反射器204可以對應于反射器104(圖1A和1B)。片陣列天線202將入射天線波束214引導到反射器204，以在多個方位角掃描角度210上提供可調(diào)反射天線波束206。在這些實施例中，片陣列天線202可以利用入射天線波束來照射反射器204的部分表面。例如在波束掃描過程中，片陣列天線202可以將入射天線波束214A引導到反射器204，以提供反射天線波束206A，片陣列天線202可以將入射天線波束214B引導到反射器204，以提供反射天線波束206B，片陣列天線202可以將入射天線波束214C引導到反射器204，以提供反射天線波束206C，片陣列天線202可以將入射天線波束214D引導到反射器204，以提供反射天線波束206D，片陣列天線202可以將入射天線波束214E引導到反射器204，以提供反射天線波束206E,以及片陣列天線202可以將入射天線波束214F引導到反射器204，以提供反射天線波束206F。雖然將入射天線波束214A到214F和天線波束206A到206F圖示為獨立離散波束，但是在一些實施例中片陣列天線202可以使入射天線波束214在反射器204的表面上掃描，以在方位角掃描角度210上提供可調(diào)反射天線波束206。雖然圖2示出了使用對稱反射器(例如反射器204)的波束掃描，但是本發(fā)明的實施例也適用于使用非對稱反射器如反射器104(圖1B)的波束掃描。非對稱反射器的使用可以幫助減少甚至消除可能由片陣列天線202造成的陰影。在一些實施例中，反射器204的形狀可以允許片陣列天線202利用相對較寬的入射天線波束在方位角上進行掃描，而同時反射器204可以在仰角上'擠壓'入射天線波束以提供總的較高增益。在圖2所示實施例中，由于片陣列天線202的定向圖案，反射器204中由入射天線波束214A到214F照射的部分可以在仰角上較大而在方位角上較小。這些實施例可以提供反射天線波束206，該反射天線波束206可以在仰角上較窄而在方位角上較寬。在反射器204由基本圓形弧106限定的這些實施例中(圖1)，由片陣列天線202提供的入射天線波束214的波束寬度在由反射器204反射時基本上在方位角上沒有改變。另一方面，在反射器204由基本拋物線弧108限定的這些實施例中(圖l)，入射天線波束214可以根據(jù)照射區(qū)域的豎直尺寸而變窄。下文更具體地描述這些實施例。圖3A、3B、3C和3D示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)。在3A、3B、3C和3D中，片陣列天線302可以對應于片天線陣列102(圖1A和1B)，而反射器304A、304B、304C和304D可以對應于反射器104(圖1A和1B)。圖3A和3B示出了可以基本上關(guān)于基本拋物線弧308對稱的反射器304A和304B,而圖3C和3D示出了關(guān)于基本拋物線弧108非對稱的反射器304C和304D。將反射器304A、304B、304C和304D示出為還由基本圓形弧306限定。可以根據(jù)系統(tǒng)需求，比如系統(tǒng)是設計用于室內(nèi)使用還是室外使用以及系統(tǒng)的范圍和覆蓋區(qū)，來選擇反射器和片配置。在圖3A、3B、3C和3D中，基本拋物線弧308可以分別具有頂點310。圖3A示出了可以適用于可能需要較寬方位角掃描角度(例如達到150-160度)的應用的反射器304A。在這些實施例中，可以減小天線的增益以實現(xiàn)反射器304A的較小垂直尺寸。在這些實施例中，反射器304A如圖所示可以沿著x軸較寬而沿著z軸較窄。在這些實施例中，片陣列天線302可以在x-y平面(例如垂直平面)中提供相對較窄的入射天線波束，以將其多數(shù)或所有射線指向反射器304A從而實現(xiàn)更高的效率。在這些實施例中，片陣列天線302可以沿z軸相對較大，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。圖3B示出了反射器304B，其具有較大垂直尺寸，以幫助生成在仰角上具有較小波束寬度的天線波束。在這些實施例中，片陣列天線302可以沿z軸相對較窄，以在x-z平面中提供較寬波束從而更好地照射反射器304B的z維度。在這些實施例中，片陣列天線302可以是沿x軸取向的線性天線陣列，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例中，由反射器304B生成的具有較小波束寬度的反射天線波束可以呈狹窄針形和/或在仰角上基本上無發(fā)散。圖3C和3D示出了非對稱反射器304C和304D。反射器304C沿x軸較大并且可以在方位角上提供比反射器304D更大的掃描角度。另一方面，當不需要較大掃描角度時和/或用于較小尺寸時可以使用反射器304D，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在圖3A和3B的對稱實施例中，拋物線弧308的頂點310可以位于反射器304A和304B的中心處或附近。在圖3C和3D的非對稱實施例中，頂點310可以位置遠離反射器304C和304D的中心。在一些非對稱實施例中，頂點310如圖所示可以位于反射器304D的表面以外。圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的方位角掃描角度和方位角定向圖案。圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的仰角定向圖案。圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的仰角掃描角度和仰角定向圖案。在圖4A、4B和4C中，片陣列天線402可以對應于片陣列天線102(圖1A和1B)，而反射器404可以對應于反射器104(圖1A和1B)。在一些實施例中，圖4A示出頂視圖，而圖4B和4C示出側(cè)視圖，然而術(shù)語'頂視'和<側(cè)視'可以互換而不影響本發(fā)明的范圍。如圖4A所示，反射天線波束406在方位角掃描角度410上是可調(diào)的。在該實例中，反射天線波束406可以在方位角上具有扇形的(例如寬的和發(fā)散的)定向圖案。在這些實施例中，片陣列天線402可以沿著x軸具有多個天線單元，而反射器404可以具有基本上圓形的水平橫截面，以便在方位角掃描角度410上提供方位角掃描。在一些實施例中，由反射器304A(圖3A)、反射器304B(圖3B)和/或反射器304C(圖3C)提供的方位角掃描角度410可以在范圍上達到160度或更大，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例中，當反射器404由一個平面中的圓形弧限定時并且當片陣列天線402位于該圓形弧的中心處或附近時，可以通過x-y平面中的片陣列孔徑尺寸403來確定在方位角上的波束寬度。在一些實施例中，片陣列天線402可以包括半波長間距線性天線單元的五單元陣列。在這些實施例中，例如該陣列可以在x-y平面中取向并且反射天線波束406的波束寬度可以在方位角上約為25度(即處于-3dB等級)。在一些其它實施例中，片陣列天線402可以包括半波長間距線性天線單元的八單元天線陣列。在這些實施例中，例如該陣列可以在x-y平面中取向并且反射天線波束406的波束寬度可以在方位角上約為15度。在一些實施例中，方位角波束寬度可以至少部分地依賴于由片陣列天線402提供的入射天線波束的方位角度。例如當入射天線波束調(diào)整為60度方位角時，波束寬度可以是由相同天線系統(tǒng)在零度方位角提供的波束寬度的大約兩倍。在這些實施例中，可以相對方向415來計算方位角度。在這些實施例中，方位角掃描角度410可以范圍為-60度到+60度，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。如圖4B中所示，反射天線波束406可以在仰角上較窄(例如基本上無發(fā)散或呈針形)。在這些實施例的部分實施例中，片陣列天線402可以具有單行天線單元并且該陣列可以垂直面向y-z平面(即在x方向上)。在這些實施例中，可以通過各個天線單元的定向圖案來確定入射天線波束在仰角上的定向圖案。在這些實施例中，片陣列天線402可以在y-z平面中生成相對較寬的入射天線波束，以照射在y-z平面中的反射器404的主要部分。在這些實施例中，垂直孔徑405可以明顯地大于垂直平面中片陣列天線402的各天線單元的孔徑。在一些實施例中，為了提高效率，反射器404的被照射區(qū)域可以約等13于反射器404的高度。在這些實施例中，當反射器404由在y-z平面中的基本拋物線形橫截面來限定時，通過反射器404的垂直尺寸確定仰角定向圖案，這可以造成反射天線波束406如圖4B中所示在仰角上充分狹窄。在一些實施例中，垂直孔徑405的尺寸可以約為24cm而毫米波信號的波長可以約為5mm(即處于約60GHz)。在這些實施例中，反射天線波束406的波束寬度可以在仰角上約為一度。在一些實施例中，使用具有五個天線單元的線性陣列的片陣列天線402可以實現(xiàn)到達34dB的增益。在一些其它實施例中，可以使用具有八個天線單元的線性陣列的片陣列天線402來實現(xiàn)到達36dB的增益，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。如圖4C中所示，反射天線單元406可以在仰角掃描角度408上可調(diào)。在這些實施例中，片陣列天線402可以包括天線單元平面陣列，其沿著z軸具有數(shù)行天線單元。這些實施例可以在仰角掃描角度408內(nèi)提供仰角掃描。在這些實施例中，當反射器404在z方向上由基本拋物線弧來限定時，仰角掃描角度408可以相對較小并且可以至少部分地通過垂直孔徑405的尺寸與反射器404的焦距之比來確定，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，仰角掃描角度408可以在y-z平面中處于兩到三個波束寬度的級別?？梢酝ㄟ^在z方向上增加片陣列天線402的尺寸(即通過添加更多行天線單元)來實現(xiàn)更大的仰角掃描角度。在一些實施例中，垂直孔徑405可以約為25cm而仰角掃描角度408可以約為兩度到三度。在這些實施例中，反射器404的焦距可以約為180mm，并且可以通過逐行切換片陣列天線402的天線單元來實現(xiàn)約兩度到三度的仰角掃描角度408。在這些實施例中，片陣列天線402可以在z維度上具有五個單元，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些其它實施例中，仰角掃描角度408可以如五度那樣大，這可以利用在z維度上具有八個天線的片陣列天線402來實現(xiàn)，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在圖4B所示的實例中，在z方向上僅示出了單個天線單元，其可以適用于并不執(zhí)行仰角掃描的一些實施例。另一方面，在圖4C中在z方向上示出了多個天線單元用以實現(xiàn)在仰角408上進行掃描。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有線性陣列天線單元的片陣列天線。在圖5A中，片陣列天線500可以適合于用作片陣列天線102(圖1A和1B)。圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的具有平面陣列天線單元的片陣列天線。在圖5B中，片陣列天線550可以適合于用作片陣列天線102(圖1A和1B)。片陣列天線500和550可以包括通過控制單元504耦合到毫米波信號路徑506的多個天線單元502。在圖5A中，控制單元504可以如圖所示為線性陣列的各天線單元502提供相移507和幅度加權(quán)509。為了實施方位角掃描，控制單元504可以按照與陣列中天線單元502的索引成比例的值將信號進行相移。在一些實施例中，為了減少在方位角上的旁瓣，控制單元504可以根據(jù)加權(quán)函數(shù)對幅度和/或相位進行加權(quán)。在一些實施例中，控制單元504可以實施高斯或余弦加權(quán)分布，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在圖5B中，控制單元504可以為各行天線單元502提供幅度加權(quán)，比如幅度加權(quán)517或519。在這些實施例中，一個維度的天線單元502可以沿x軸來取向并且可以實施方位角波束掃描。在這些實施例中，其它維度的天線單元502可以沿z軸取向并且可以實施仰角波束掃描。在一些實施例中，控制單元504可以接通和關(guān)斷多行天線單元502以使用幅度加權(quán)比如幅度加權(quán)517來提供所需仰角。在幅度加權(quán)517的這一情況下，可調(diào)天線波束的仰角可以離散地變化。在其它實施例中，控制單元504可以根據(jù)加權(quán)函數(shù)將加權(quán)系數(shù)如幅度加權(quán)519應用于多行天線單元502以提供平滑的仰角掃描。幅度加權(quán)519示出了平滑加權(quán)函數(shù)的實例，該函數(shù)可以允許在仰角掃描角度408上對反射天線波束406(圖4C)進行平滑地仰角掃描(例如掃過)，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。雖然圖5A和5B示出天線單元502是并行饋給的，但是本發(fā)明的范圍不局限于此。在其它實施例中，天線單元502可以用串行方式和/或串行和并行組合方式饋給。在一些實施例中，波束導向電路可以向控制單元504提供適當控制信號用以提供幅度加權(quán)和相移。參照圖l-5，在一些實施例中，控制單元504可以接通和關(guān)斷多行天線單元502以改變反射天線波束406的仰角。在這些實施例中，控制單元504還可以改變天線單元502在各行之間的幅度和相移，以在反射器104的表面105上掃描入射天線波束214，以便在方位角掃描角度410上對反射天線波束406進行導向。在這些實施例中，天線單元502的平面陣列可以如圖5B所示為基本上平坦的二維陣列，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，可以用與圖5A中控制所述天線單元502行相似的方式來控制圖5B中的多行天線單元內(nèi)的幅度和相位。在這些實施例中，圖5B中天線單元502的幅度可以對應于陣列的在x和z維度中的幅度分布的乘積，而相移可以對應于陣列的在x和z維度上相位分布的和，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，圖5B中天線單元502的平面陣列可以被視為具有多行和多列天線單元502。在這些實施例的部分實施例中，控制單元504可以根據(jù)算術(shù)級數(shù)(arithmeticprogression)控制在各行中的天線單元502之間的相移。在這些實施例中，控制單元504還可以控制各列天線單元502的相位使其基本上一致。在這些實施例中，控制單元504還控制平面陣列的多數(shù)或所有天線單元502的幅度使其基本上一致，以實現(xiàn)可調(diào)天線波束的預定最小波束寬度?？刂茊卧?04還可以掃過在多行天線單元502之間的相位差，以在反射器104的表面105上掃描入射天線波束。在這些實施例中，可以通過改變在各行天線單元502中的單元之間的相位差而又維持在各列天線單元502之間的固定相位差來實現(xiàn)波束掃描，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，控制單元504可以選擇(即接通)多組天線單元502以改變?nèi)肷涮炀€波束在反射器104上的位置從而提供多個波束掃描角度。在這些實施例中，可以選擇(即接通)不同數(shù)目的天線單元502以控制可調(diào)天線波束的波束寬度。在一些實施例中，控制單元504也可以對幅度進行加權(quán)并且向各天線單元502提供相位分布，以控制可調(diào)天線波束的主瓣、旁瓣以及位置和形狀，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，可以在半導體管芯上直接制造天線單元502和控制單元504。在一些實施例中，各天線單元502和關(guān)聯(lián)的一個控制單元504可以緊密地制造在一起以減少與毫米波頻率關(guān)聯(lián)的一些連接問題。在一些實施例中，可以在高阻抗多晶硅襯底上制造天線單元502。在這些實施例中，粘合晶片結(jié)合技術(shù)和直通晶片電性通路(through-waferelectricalvia)可以用于片上集成，不過本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些其它實施例中，石英襯底可以用于單片集成。在一些其它實施例中，可以使用半導體制造工藝如互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝、鍺化硅(SiGe)工藝或者砷化鍺(GaAs)工藝來制造片陣列天線102，不過其它半導體制造工藝也可適用。在一些實施例中，片陣列天線500和/或550可以包括晶片，其上制造有天線單元502;和半導體管芯，其上制造有控制單元504。在這些實施例中，管芯可以結(jié)合到晶片而天線單元502可以利用通路來連接到控制單元504，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些其它實施例中，可以在絕緣體襯底上制造天線單元502并且可以在半導體管芯上制造控制單元504。在這些實施例中，管芯可以結(jié)合到絕緣體襯底而天線單元502可以使用通路或橋接來連接到控制單元504。在這些實施例中，可以通過蝕刻法來去除不必要的管芯材料。在一些其它實施例中，可以在陶瓷襯底如低溫共燒陶瓷(LTCC)上制造天線單元502并且可以在半導體管芯上制造控制單元504。在這些實施例中，半導體管芯可以使用倒裝片連接技術(shù)來連接到天線單元502，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在這些實施例的部分實施例中，毫米波收發(fā)信機的前端可以實施為部分半導體管芯。在這些實施例中，收發(fā)信機以及天線單元502和控制單元504可以制造為部分LTCC模塊，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，天線單元502可以包括偶極子單元，盡管也可以使用其它類型的天線單元，比如蝶形(bow-tie)、單極、片狀、輻射槽、準八木(quasi-Yagi)天線和/或反相F(inverted-F)天線，但是本發(fā)明的范圍不局限于此。雖然本發(fā)明的一些實施例針對發(fā)送信號描述了毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)IOO，但是一些實施例同樣適用于信號接收。在一些實施例中相同的天線單元可以用于接收和發(fā)送，而在其它實施例中不同的天線單元集可以用于發(fā)送和用于接收。在使用相同天線單元用于接收和發(fā)送的實施例中，發(fā)送-接收切換單元可以用來連接天線單元。在一些實施例中，發(fā)送-接收切換單元可以包括場效應晶體管(FET)和減PIN二極管。在一些實施例中，可以在與天線單元502相同的襯底或管芯上制造發(fā)送-接收切換單元，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些實施例中，可以使用不同的發(fā)送頻率和接收頻率。在這些實施例中，可以使用雙工濾波器(例如雙工器)來取代發(fā)送-接收切換單元。在這些實施例中，雙工濾波器可以分離發(fā)送頻率和接收頻率。在一些實施例中，雙工濾波器可以是陶瓷濾波器并且相對較大。在這些實施例中，可以與襯底或管芯分開制造雙工濾波器，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的毫米波通信系統(tǒng)。毫米波通信系統(tǒng)600可以包括片陣列反射器天線602、毫米波收發(fā)信機606和波束導向電路604。片陣列反射器天線602可以對應于片陣列天線系統(tǒng)100(圖1A和1B)并且可以包括反射器104(圖1A和1B)和片陣列天線102(圖1A和1B)。在這些實施例中，片陣列反射器天線602可以從一個或多個用戶設備接收毫米波通信信號并且將接收的信號提供到毫米波收發(fā)信機606進行處理。毫米波收發(fā)信機606也可以生成用于由片陣列反射器天線602發(fā)送到一個或多個用戶設備的毫米波信號。波束導向電路604可以提供用以對由用于接收和/或發(fā)送的片陣列反射器天線602生成的可調(diào)天線波束614進行導向的控制信號。在一些實施例中，波束導向電路604可以為控制單元504(圖5A和5B)提供控制信號。在一些實施例中，波束導向電路604可以是收發(fā)信機606的部分，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。雖然將毫米波通信系統(tǒng)600示出為具有數(shù)個獨立功能單元，但是這些功能單元中的一個或多個功能單元可以組合并且可以通過由軟件配置單元的組合來實施，其中軟件配置單元比如包括數(shù)字信號處理器(DSP)的處理單元和/或其它硬件單元。例如，一些單元可以包括一個或多個微處理器、DSP、專用集成電路(ASIC)以及用于至少執(zhí)行這里所述功能的各種硬件和邏輯電路的組合。在一些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600的功能單元可以是指在一個或多個處理單元上操作的一個或多個過程。在一些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以是通信站的部分，該通信站比如使用毫米波通信信號進行通信的無線局域網(wǎng)(WLAN)通信站(包括無線高保真(WiFi)通信站)、接入點(AP)或移動站(MS)。在一些實施例中，毫米波通信站600可以使用比如正交頻分復用(OFDM)信號的多載波信號來通信，該多載波信號包括在毫米波頻率上的多個子載波。在一些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以裝配于用于室內(nèi)應用的房間天花板或墻壁上或者裝配于用于室外應用的墻壁、竿或塔上。在一些其它實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以是寬帶無線接入(BWA)網(wǎng)絡通信站的部分，該通信站比如使用毫米波通信信號進行通信的全球微波接入互操作性(WiMax)通信站，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此，因為微波通信系統(tǒng)600可以是幾乎任何通信站的部分。在一些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以使用多址技術(shù)如正交頻分多址(OFDMA)來進行通信。在這些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以使用毫米波信號進行通信，該毫米波信號包括在毫米波頻率上的多個子載波。在一些其它實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以是可以使用擴頻信號進行通信的無線通信設備的部分，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此。在一些替代實施例中，可以使用單載波信號。在這些實施例的部分實施例中，也可以使用具有使用循環(huán)擴展防護間隔的頻域均衡(SC-FDE)的單載波信號。如這里所使用的，術(shù)語'波束寬度'和<天線波束'可以指用于毫米波信號接收和/或發(fā)送的區(qū)域。類似地，術(shù)語'生成'和'引導'可以指對毫米波信號的接收和/或發(fā)送。如這里所使用的，用戶設備可以是便攜無線通信設備，比如個人數(shù)字助理(PDA)、具有無線通信能力的膝上型或便攜計算機、網(wǎng)絡寫字板(webtablet)、無線電話、無線耳機、尋呼機、即時消息接發(fā)設備、數(shù)字相機、接入點、電視機、醫(yī)療設備(例如心率監(jiān)視器、血壓監(jiān)視器等)或者是可以無線接收和/或發(fā)送信息的其它設備。在一些實施例中，用戶設備可以包括用以接收和/或發(fā)送毫米波信號的定向天線。在一些實施例中，毫米波通信系統(tǒng)600可以根據(jù)具體通信標準或建議規(guī)范來傳輸毫米波信號，這些標準或規(guī)范比如包括IEEE802.15標準的電氣和電子工程師協(xié)會(正EE)標準以及用于毫米波通信的建議規(guī)范(例如2005年12月的IEEE802.15任務組3c'CallForIntent，(CFI))，盡管本發(fā)明的范圍不局限于此，因為毫米波通信系統(tǒng)600也可以適合于根據(jù)其它技術(shù)和標準來發(fā)送和/或接收通信。對于與IEEE802.15標準有關(guān)的更多信息，請參考"正EEStandsforInformationTechnology—TelecommunicationsandInformationExchangebetweenSystems"第15部分。遵守37(3工及.第1.72(b)節(jié)要求摘要的規(guī)定，提供了說明書摘要，該說明書摘要將允許讀者明確本技術(shù)公開的性質(zhì)和要點。應當理解，該說明19書摘要不用于限制或解釋權(quán)利要求的范圍或含義。在前面的具體描述中，為了使公開簡明而將各種特征偶爾分組在單個實施例中。這種公開方式不應解釋為反映以下意圖，即，要求保護的主題內(nèi)容實施例需要比在各權(quán)利要求中明確記載的特征更多的特征。實際上，正如所附權(quán)利要求所反應的，本發(fā)明可以由單個公開實施例的部分特征構(gòu)成。因此，這里將所附權(quán)利要求與具體描述相結(jié)合，其中各權(quán)利要求單獨作為優(yōu)選實施例而存在。權(quán)利要求1、一種毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，包括毫米波反射器，用以成形和反射入射天線波束；以及包括天線單元陣列的片陣列天線，用以生成所述入射天線波束和在所述反射器的表面上掃描所述入射天線波束，以便在波束掃描角度上提供可調(diào)天線波束。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述片陣列天線還包括控制單元，用以控制由所述天線單元發(fā)送的信號的幅度和相位，以便在所述反射器的表面上掃描所述入射天線波束，其中在陶瓷襯底或阻抗多晶硅絕緣體襯底上制造所述天線單元陣列，并且在半導體管芯上制造所述控制單元，以及其中所述半導體管芯與所述陶瓷襯底或所述多晶硅絕緣體襯底集成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧和第二平面中的基本拋物線弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本無發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束，以及其中所述毫米波反射器還被限定在第二平面中，以提供在仰角上具有基本正切平方定向圖案的所述可調(diào)天線波束。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述反射器是關(guān)于所述基本拋物線弧非對稱的，以及其中所述基本拋物線弧的頂點位于所述反射器的所述表面以外。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述片陣列天線位于所述基本拋物線弧的焦點處或其焦點附近，所述基本拋物線弧是所述表面的母線，以及其中，選擇所述片陣列天線相對于所述基本拋物線弧的焦點的位置，以減少所述可調(diào)天線波束的旁瓣。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧和第二平面中的橢圓形弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本無發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束。8、一種用于傳輸毫米波信號的方法，包括利用包括天線單元陣列的片陣列天線來生成入射天線波束；在毫米波反射器的表面上掃描所述入射天線波束；以及利用所述毫米波反射器來成形和反射所述入射天線波束，以便在多個波束掃描角度上提供可調(diào)天線波束用于與一個或多個用戶設備進行通信。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括控制由所述天線單元發(fā)送的信號的幅度和相位，以在所述反射器的所述表面上掃描所述入射天線波束，其中在陶瓷襯底或阻抗多晶硅絕緣體襯底上制造所述天線單元陣列，而在半導體管芯上制造所述控制單元，以及其中所述半導體管芯與所述陶瓷襯底或所述多晶硅絕緣體襯底集成。10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧和第二平面中的基本拋物線弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本無發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束。11、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束，以及其中所述毫米波反射器還被限定在第二平面中，以提供在仰角上具有基本正切平方定向圖案的所述可調(diào)天線波束。12、根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述反射器是關(guān)于所述基本拋物線弧非對稱的，以及其中所述基本拋物線弧的頂點位于所述反射器的所述表面以外。13、根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述片陣列天線位于所述基本拋物線弧的焦點處或其焦點附近，所述基本拋物線弧是所述表面的母線，以及其中，選擇所述片陣列天線相對于所述基本拋物線弧的焦點的位置，以減少所述可調(diào)天線波束的旁瓣。14、根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧和第二平面中的橢圓形弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本無發(fā)散定向圖案的所述可調(diào)天線波束。15、一種毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，包括毫米波反射器，用以成形和反射入射天線波束；以及包括天線單元陣列的片陣列天線，用以生成所述入射天線波束并將所述入射天線波束引導到所述反射器，以提供反射天線波束。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述表面由第一平面中的基本圓形弧和第二平面中的基本拋物線弧來限定，以提供在方位角上具有發(fā)散定向圖案而在仰角上具有基本無發(fā)散定向圖案的所述反射天線波束。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述反射器是關(guān)于所述基本拋物線弧非對稱的，以及其中所述基本拋物線弧的頂點位于所述反射器的所述表面以外。18、根據(jù)權(quán)利要求15所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述片陣列天線還包括控制單元，用以控制由所述天線單元發(fā)送的信號的幅度和相位，以在所述反射器的所述表面上掃描所述入射天線波束，從而在多個波束掃描角度上提供可調(diào)天線波束，其中在陶瓷襯底或阻抗多晶硅絕緣體襯底上制造所述天線單元陣列，而在半導體管芯上制造所述控制單元，以及其中所述半導體管芯與所述陶瓷襯底或所述多晶硅絕緣體襯底集成。19、根據(jù)權(quán)利要求15所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述毫米波通信站是用于使用正交頻分復用(OFDM)信號的無線局域網(wǎng)(WLAN)的接入點，所述正交頻分復用信號包括在毫米波頻率上的多個子載波。20、根據(jù)權(quán)利要求15所述的毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)，其中所述毫米波通信站是用于寬帶無線接入(BWA)網(wǎng)絡的基站并且使用正交頻分多址(OFDMA)，其中所述毫米波信號包括在毫米波頻率上的多個子載波。全文摘要這里一般地描述了毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)的實施例?？梢悦枋龊鸵蟊Ｗo其它實施例。在一些實施例中，毫米波片陣列反射器天線系統(tǒng)包括毫米波反射器，用以成形和反射入射天線波束；以及包括天線單元陣列的片陣列天線，用以將入射天線波束引導到反射器的表面，以提供反射天線波束。文檔編號H01Q3/26GK101427420SQ200680054334公開日2009年5月6日申請日期2006年6月16日優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日發(fā)明者A·A·馬爾采夫,N·V·奇斯佳科夫,S·M·阿拉穆蒂,V·S·謝爾蓋耶夫,小A·A·馬爾采夫申請人:英特爾公司