本申請(qǐng)涉及于2013年1月17日提交的名稱為“Surface Wave Guide Apparatus and Method”的序列號(hào)為13/744,295的美國專利申請(qǐng)，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。本申請(qǐng)要求2014年6月20日提交的序列號(hào)為14/310,895的美國申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)并且要求其權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究或發(fā)展的聲明

無。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種能夠雙極化、圓極化的同時(shí)右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)操作的天線。

背景技術(shù)：

線極化AIS天線

人工阻抗表面天線(AISA)通過跨人工阻抗表面(AIS)發(fā)射表面波來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)將AIS上的表面波和期望的遠(yuǎn)場輻射圖案之間的相前匹配的函數(shù)而跨AIS對(duì)其阻抗進(jìn)行空間調(diào)制。

在現(xiàn)有技術(shù)中，人工阻抗表面天線(AISA)由調(diào)制的人工阻抗表面(AIS)形成。就這點(diǎn)而言，現(xiàn)有技術(shù)包括：

(1)Patel(見例如Patel，A.M；Grbic，A.，“A Printed Leaky-Wave Antenna Based on a Sinusoidally-Modulated Reactance Surface”，IEEE Transactions on Antennas and Propagation，vol.59，no.6，pp.2087-2096，2011年6月)展示了使用端射閃耀饋送一維空間調(diào)制AIS的標(biāo)量AISA，AIS由在接地電介質(zhì)上的金屬條帶的線性陣列組成。

(2)Sievenpiper，Colburn和Fong(見例如D.Sievenpiper等人，“Holographic AISs for conformal antennas”，29th Antennas Applications Symposium，2005&2005IEEE Antennas and Prop.Symp.Digest，vol.1B，pp.256-259，2005；和B.Fong等人，“Scalar and Tensor Holographic Artificial Impedance Surfaces”，IEEE TAP.，58，2010)已經(jīng)使用波導(dǎo)饋送或偶極饋送、二維空間調(diào)制的AIS的平坦和彎曲表面兩者展示標(biāo)量和張量AISA，AIS由頂部有金屬片網(wǎng)格的接地電介質(zhì)組成。

(3)Gregoire(見，例如，D.J.Gregoire和J.S.Colburn，“Artificial impedance surface antennas”，Proc.Antennas Appl.Symposium 2011,pp.460-475；D.J.Gregoire和J.S.Colburn，“Artificial impedance surface antenna design and simulation”，Proc.Antennas Appl Symposium 2010，pp.288-303)已經(jīng)檢查了AISA操作對(duì)其設(shè)計(jì)性質(zhì)的依賴性。

AISA操作的基本原理是使用調(diào)制的AIS的網(wǎng)格動(dòng)量來將激勵(lì)的表面波前的波矢匹配到期望的平面波。在一維情況下，這可以表達(dá)為

k_sw＝k₀sinθ₀-k_p, (公式1)

其中k₀是在設(shè)計(jì)頻率處輻射的自由空間波數(shù)，θ₀是期望的輻射相對(duì)于AIS法線的角度，k_p＝2π/p是AIS網(wǎng)格動(dòng)量，其中p是AIS調(diào)制周期，以及k_sw＝n₀k₀是表面波的波數(shù)，其中n₀是在AIS調(diào)制上平均的表面波折射率。表面波(SW)阻抗被典型的選擇成具有一種圖案，其根據(jù)以下公式其沿著表面波波導(dǎo)(SWG)正弦調(diào)制SW阻抗：

Z(x)＝X+M cos(2πx/p) (公式2)

其中p是調(diào)制周期，X是平均阻抗，以及M是調(diào)制振幅。X，M和p被選擇成使得在x-z平面上相對(duì)于z軸的輻射角度θ由以下確定

θ＝sin^-1(n₀-λ₀/p) (公式3)

其中n₀是平均SW折射率以及λ₀是自由空間輻射波長，n₀通過以下與Z(x)有關(guān)

公式2的AISA阻抗調(diào)制能夠被引申用于具有如下的任何形狀的AISA

其中是期望的輻射波矢量，是AIS的三維位置矢量，以及r是沿著AIS從表面波源到沿著AIS表面上的短程線的的距離。該表達(dá)式能夠用于確定任何幾何形狀的，平的、圓柱形的、球狀的或任何任意形狀的AISA的折射率調(diào)制。在一些情況下，確定r的值是幾何上復(fù)雜的。對(duì)于平的AISA，其簡單的是

對(duì)于設(shè)計(jì)成輻射入在的波矢的平的AISA，在表面波源位于x＝y(tǒng)＝0時(shí)，調(diào)制函數(shù)是

Z(x,y)＝X+Mcosγ

其中γ＝k₀(n₀r-x sinθ₀) (公式4)

公式2和公式3中的cos函數(shù)能夠被任何的周期函數(shù)替換并且AISA仍如所設(shè)計(jì)的操作，但是會(huì)影響旁瓣、帶寬和波束傾斜的細(xì)節(jié)。

AIS能夠被實(shí)現(xiàn)為設(shè)置在接地電介質(zhì)上的金屬片網(wǎng)格，通過根據(jù)函數(shù)來變化片的尺寸以產(chǎn)生期望的折射率調(diào)制，其中該函數(shù)使片尺寸與表面波折射率相關(guān)。能夠使用仿真、計(jì)算和/或測量技術(shù)來確定折射率和片尺寸之間的相關(guān)性。例如，Colburn和Fong(見上文引用的參考文獻(xiàn))使用HFSS單位單元(unit cell)特征值仿真和測試板的近場測量的組合來確定它們的相關(guān)函數(shù)。由Luukkonen提出的快速逼近方法(見例如，O.Luukkonen等人，“Simple and accurate analytical model of planar grids and high impedance surfaces comprising metal strips or patches”，IEEE Trans.Antennas Prop.，vol.56,1624，2008)也能夠用于計(jì)算相關(guān)性。然而，經(jīng)驗(yàn)修正因子經(jīng)常應(yīng)用到這些方法中。在許多情況中，這些方法與HFSS特征值仿真和近場測量非常一致。當(dāng)片尺寸與基底厚度相比是大的，或者當(dāng)每單位單元的表面波相移接近180°時(shí)，它們失效。

圓極化AIS天線

通過使用阻抗性質(zhì)是各向異性的阻抗表面，能夠使AIS天線以圓極化(CP)輻射操作。數(shù)學(xué)上，在AIS上的每個(gè)點(diǎn)處由張量描述阻抗。在用于線極化AISA[4]的公式(3)的調(diào)制函數(shù)一般化中，CP AISA的阻抗張量可以具有如下形式

其中

在上面標(biāo)出的B.Fong等人的文章中，采用在接地電介質(zhì)基底上的各向異性金屬片來實(shí)現(xiàn)張量阻抗。該片是各種尺寸的正方形，具有通過其中央的切片。通過變化片的尺寸和通過它們的切片的角度，能夠跨整個(gè)AIS上產(chǎn)生期望的公式5的張量阻抗。除了“被切片的片”之外的其他類型的張量阻抗元件能夠用于產(chǎn)生張量AIS。

表面波波導(dǎo)AIS天線

AIS天線上的變化利用表面波波導(dǎo)來限制表面波沿著形成一維ES AISA的窄路徑。表面波波導(dǎo)(SWG)是約束表面波(SW)沿著限制路徑傳播的表面結(jié)構(gòu)(見，例如D.J.Gragoire和A.V.Kabakian，“Surface-Wave Waveguides，”Antennas and Wireless Propagation Letters，IEEE，10,2011，pp.1512-1515)。在最簡單的SWG中，該結(jié)構(gòu)以與光纖傳輸線與光相互作用相同的方式與表面波相互作用。物理原理是相同的：波優(yōu)先傳播在由低折射率區(qū)域圍繞的高折射率區(qū)域中。在光纖或任何電介質(zhì)波導(dǎo)的情況下，由高和低介電常數(shù)材料實(shí)現(xiàn)高和低折射率區(qū)域。在SWG的情況下，能夠用在電介質(zhì)基底上的具有變化的尺寸和/或形狀的金屬片來實(shí)現(xiàn)高和低折射率區(qū)域。

當(dāng)SWG的寬度小于大約3/4的表面波波長時(shí)，跨SWG的寬度上的表面波場是相當(dāng)?shù)鼐鶆虻?。因此，這對(duì)于SWG是好的經(jīng)驗(yàn)法則。

在線極化的SWG AISA中，SWG的阻抗根據(jù)公式2而變化。阻抗元件能夠是基底上的正方形金屬片，或者它們能夠是跨越SWG的寬度的條帶。通過隨著位置變化該阻抗元件尺寸的大小來產(chǎn)生期望的阻抗調(diào)制。

在圓極化SWG中，張量阻抗根據(jù)φ＝0時(shí)的公式5變化。阻抗元件能夠是如B.Fong等人描述的被切片的片(見上文參考的B.Fong等人的文章)。阻抗元件尺寸隨位置變化以實(shí)現(xiàn)期望的阻抗變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種雙極化、圓極化人工阻抗表面天線，包括：(1)兩個(gè)相鄰的張量表面波波導(dǎo)(SWG)；(2)耦合到該兩個(gè)SWG的每個(gè)的波導(dǎo)饋端；(3)具有輸出端口的混合耦合器(其優(yōu)選地是90°耦合器)，混合耦合器的每個(gè)輸出端口都連接到耦合到該兩個(gè)SWG的波導(dǎo)饋端，在使用中，混合耦合器將來自混合耦合器的輸入端口的信號(hào)在其輸出端口與相移組合。

在另一方面，本發(fā)明提供了一種同時(shí)發(fā)射兩個(gè)旋向相反的圓極化的RF信號(hào)的方法，包括如下步驟：(i)提供一種電介質(zhì)表面，在其一側(cè)具有接地平面，并且具有一對(duì)伸長的人工阻抗表面天線，每個(gè)所述人工阻抗表面天線都包括設(shè)置在所述電介質(zhì)表面的金屬幾何條帶或形狀的圖案，金屬幾何條帶或形狀具有變化的尺寸，其形成重復(fù)的莫爾圖案，所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的每個(gè)的莫爾圖案都具有關(guān)于所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的主要軸的角度關(guān)系，所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的第一個(gè)與所述主要軸具有正的角度關(guān)系以及所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的第二個(gè)與所述主要軸具有負(fù)的角度關(guān)系；以及(ii)向所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線施加RF能量，施加到所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的所述RF能量具有不同的相對(duì)相位，其選擇成使得由所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線發(fā)射的RF信號(hào)是圓極化的。

在又另一方面，本發(fā)明提供了一種同時(shí)接收兩個(gè)旋向相反的圓極化的RF信號(hào)的方法，包括如下步驟：(i)將由兩個(gè)SWG接收的信號(hào)發(fā)送入3dB 90度混合耦合器的兩個(gè)輸入端口，耦合器也具有兩個(gè)輸出端口；以及(ii)從混合耦合器的兩個(gè)輸出端口提取LHCP和RHCP信號(hào)。

附圖說明

圖1a是設(shè)置在印刷電路板上的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的俯視圖，而圖1b是其側(cè)視圖。

圖2是可與本發(fā)明一起使用的SWG的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。

圖3是可與本發(fā)明一起使用的SWG的又另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種用于具有同時(shí)右旋圓極化(RHCP)和左旋圓極化(LHCP)操作的雙極化、圓極化的AISA的解決方案。

參考圖1a和1b，本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方案包括一對(duì)線極化SWG101和102以形成AISA。兩個(gè)SWG 101、102的極化優(yōu)選地相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°。SWG 101、102連接到3dB 90°混合耦合器103的端口C和D，其操作在現(xiàn)有技術(shù)中是很好理解的(見，例如，www.microwaves101.org/encyclopedia/hybridcouplers.cfm)。在端口C和D處的信號(hào)是在端口A和B處的信號(hào)的總和，分別優(yōu)選地在它們之間具有90°或-90°相移。來自兩個(gè)SWG101、102的輻射與極化上的90°旋轉(zhuǎn)以及相位上的90°分離的組合導(dǎo)致圓極化輻射。已知的是，圓極化輻射能夠通過將來自兩個(gè)天線的輻射與在它們之間具有90°相移的正交極化進(jìn)行組合而產(chǎn)生。采用RHCP極化來發(fā)射或接收連接到端口A的信號(hào)，而同時(shí)采用LHCP極化來發(fā)射或接收連接到端口B的信號(hào)。發(fā)射-接收(TR)開關(guān)104根據(jù)開關(guān)104的位置實(shí)現(xiàn)發(fā)射或接收模式中的每個(gè)極化的獨(dú)立操作。該兩個(gè)通道由常規(guī)的前端電子器件105在接收模式中處理，并且該兩個(gè)通道在發(fā)送模式中通過常規(guī)的前端電子器件105再次提供發(fā)射信號(hào)。常規(guī)的前端電子器件105可在具有雙輸入(R1和R2)和雙輸出(T1和T2)的收發(fā)器中體現(xiàn)或通過其來體現(xiàn)，或者在分離的發(fā)射器和接收器中體現(xiàn)或通過其來體現(xiàn)，或者在RF發(fā)射/接收模塊中體現(xiàn)或通過其來體現(xiàn)。

每一個(gè)SWG 101、102都是張量阻抗元件106的線性陣列，其優(yōu)選地以與SW電場的極化(在圖1中標(biāo)記的x軸上，x軸也是兩個(gè)SWG 101、102的共同伸長的主要軸(“major axis”)或軸)成±45°的角度的極化來輻射。張量元件106優(yōu)選地是印刷或以其他方式形成在電介質(zhì)基底109的頂表面上的金屬形狀，電介質(zhì)基底109優(yōu)選地具有設(shè)置在電介質(zhì)基底109的相對(duì)(下側(cè))表面的接地平面111。金屬形狀能夠是如圖1a和圖2所示的條帶，或者它們能夠是如圖3所示的裂縫正方形。如果期望，其它導(dǎo)電形狀能夠可替代地被利用為張量阻抗元件106。與前端電子器件105相關(guān)的地電勢在電介質(zhì)基底109的底側(cè)上與接地平面111耦合。SWG 101、102應(yīng)優(yōu)選地間隔開足夠的距離，使得與SWG相鄰的場不與彼此耦合。實(shí)際上，SWG 101、102之間的分離距離優(yōu)選地為至少1/4λ。

張量阻抗元件106能夠由設(shè)置在電介質(zhì)基底109的頂側(cè)上的金屬條帶提供，其中一個(gè)通道中的張量阻抗元件106優(yōu)選地相對(duì)于x軸成+45°角度，并且在另一個(gè)通道中的條帶的傾斜角度被設(shè)定為相對(duì)于該相同軸為-45°。傾斜角度的該變化產(chǎn)生不同線極化的輻射，當(dāng)經(jīng)由90°混合器103與90°相移組合時(shí)，其在發(fā)射模式中產(chǎn)生圓極化輻射或者在接收模式中允許圓極化輻射的接收。阻抗元件也可以是正方形片，正方形片具有通過它們的切片，如B.Fong等人在“Scalar and Tensor Holographic Artificial Impedance Surfaces”中描述的，如上文指出的。這種實(shí)施方案通過圖3描繪。

電介質(zhì)基底109可以優(yōu)選地由印刷電路板(PCB)材料制成，其具有優(yōu)選地設(shè)置在其兩個(gè)主要表面上的金屬導(dǎo)體(例如銅)，在頂表面或上表面上的金屬導(dǎo)體使用常規(guī)的PCB加工技術(shù)圖案化，以從初始形成在PCB的上表面上的金屬導(dǎo)體限定上述張量阻抗元件106。形成在PCB的下表面的金屬導(dǎo)體于是將成為接地平面。

在發(fā)射操作中，前端電子器件105從其發(fā)射通道(T1和T2)向兩個(gè)TR開關(guān)104的發(fā)射連接發(fā)送兩個(gè)獨(dú)立信號(hào)。TR開關(guān)104將兩個(gè)發(fā)射信號(hào)發(fā)送到90°混合耦合器103的端口A和B。如果端口A和B處的電壓是V_A和V_B，則端口C和D處的電壓V_C和V_D分別是和其中并且代表90°相移。

來自90°混合耦合器103的端口C和D的信號(hào)經(jīng)過可選的同軸線纜110至連接到表面波(SW)饋端108的端部發(fā)射印刷電路板(PCB)連接器107。如果耦合器103直接連接到SW饋端108，則可以省略同軸線纜110和連接器107。如果利用同軸線纜110，則它們各自的中央導(dǎo)體連接到SW饋端108，而它們的屏蔽導(dǎo)體連接到接地平面111。替代于使用同軸線纜110將耦合器103的輸出連接到饋端108，可替代地通過矩形波導(dǎo)、微波傳輸帶、共面波導(dǎo)(CPW)等來提供兩者之間的鏈路。SW饋端108優(yōu)選地在經(jīng)由端部發(fā)射連接器107(如果利用的話)連接到耦合器103的端部處具有50Ω的阻抗。SW饋端108從一個(gè)端部優(yōu)選地以指數(shù)曲線張開，直到它的寬度與SWG 101、102的寬度匹配。SW饋端108跨它們的寬端部將有均勻場的表面波發(fā)射到SWG 101、102中。SW饋端108優(yōu)選地以與形成張量阻抗元件106相同的技術(shù)形成(即，通過從典型的PCB上找到的金屬導(dǎo)體形成它們)。SWG 101、102的寬度優(yōu)選地在SWG 102、102的一個(gè)(或多個(gè))工作頻率的1/8至2個(gè)波長之間。

SWG 101、102優(yōu)選地由一系列金屬張量阻抗元件106組成，所述金屬張量阻抗元件的側(cè)面優(yōu)選地成45°的角度或具有如上文指出的如圖3的實(shí)施方案中相對(duì)于SWG軸(圖1中的x軸)的成角度的切片。切片相對(duì)于SWG 101、102軸的主要軸成±45°角度，使得阻抗張量的主軸(“principal axis”)與切片對(duì)齊。應(yīng)當(dāng)指出的是，具有成角度的切片或側(cè)面的一系列金屬張量阻抗元件106可以相對(duì)于SWG軸(圖1中的x軸)以不同于±45°的其它角度成角度，但是在那種情況下，混合耦合器103在其輸出處必須具有不同于90度的相移。這種混合耦合器103不被認(rèn)為是商業(yè)上可獲得地，因此它將是用戶定制設(shè)計(jì)的耦合器，但是如果期望，這種耦合器可以被設(shè)計(jì)和制造。因此，為金屬張量阻抗元件106的角度(或如在圖3的實(shí)施方案中的切片或側(cè)面的角度)設(shè)定的相對(duì)于SWG軸±45(圖1中的x軸)的角度是優(yōu)選的，因?yàn)槟切┙嵌缺徽J(rèn)為與用于元件103的商業(yè)可獲得的混合耦合器是兼容的。

各個(gè)金屬張量阻抗元件106的寬度典型地比它們形成的SWG101、102的寬度窄很多。在圖1中，各個(gè)金屬張量阻抗元件106的寬度大約平均為SWG101、102的寬度的l/7。典型地，各個(gè)金屬張量阻抗元件106將沿著SWG101、102的長度遠(yuǎn)離彼此間隔開1/20至1/5的波長。各個(gè)金屬張量阻抗元件106的寬度沿SWG局部地確定SW傳播阻抗。張量阻抗元件106的寬度隨著沿SWG的距離而變化，使得SW阻抗根據(jù)公式(公式2)被調(diào)制，以便令輻射圖案沿由公式(公式3)確定的、相對(duì)于圖1指出的x-z平面的z軸成角度θ指向。在圖1中能夠以顯著的莫爾圖案看到張量阻抗元件106的寬度的這種變化，其中莫爾圖案是由張量阻抗元件106寬度的改變引起的。無論SWG多長，該圖案都沿著SWG的長度連續(xù)地重復(fù)它本身。SWG 101、102的長度將取決于涉及天線的工程參數(shù)的許多因素，諸如期望的輻射波束寬度、增益、瞬時(shí)帶寬、孔徑效率等。典型地SWG101、102的長度將落于在SWG101、102的工作頻率處的2至30個(gè)波長的范圍內(nèi)。

阻抗元件幾何形狀(例如條帶寬度)和SW阻抗之間的關(guān)系是很好理解的。見上文標(biāo)出的Patel、Sievenpiper、Colburn、Fong和Gregoire的論文。

在SWG101中的金屬張量阻抗元件106與在另一個(gè)SWG102中的張量阻抗元件106相反的方向上成角度。來自該兩個(gè)SWG的輻射將在跨條帶之間的間隙的方向上被極化。因此，由圖1描繪的兩個(gè)SWG 101、102的輻射將彼此正交。當(dāng)使用混合功率分配器103將90°相移差施加于饋端108時(shí)，來自兩個(gè)SWG101、102的組合的凈輻射被圓極化。然而,如上文指出的，如果采用用戶定制設(shè)計(jì)的耦合器103，則相對(duì)于x軸的針對(duì)于金屬張量阻抗元件106的其它角度(則45°)能夠被利用，并且得到的極化仍會(huì)是極性的。

來自每個(gè)SWG101、102的輻射都被如此的極化，是因?yàn)閮A斜的金屬條帶是張量阻抗元件106，其主要主軸垂直于條帶的長邊緣，而次要軸沿著它們。SWG在主軸坐標(biāo)框架中的局部張量導(dǎo)納為

其中Y(x)由施加到位置x處的金屬條帶的電壓確定。于是SW電流是

其是沿著主要主軸的，主要主軸垂直于形成張量阻抗元件106的條帶的長邊緣。輻射由根據(jù)以下的SW電流驅(qū)動(dòng)

并且因此在跨條帶之間的間隙的方向上極化。

圖1示出了本發(fā)明的用于12GHz版本的輻射單元的優(yōu)選的實(shí)施方案。一切被縮放至在12GHz處的自由空間波長為SWG 101和102優(yōu)選地為1/2λ₀寬。指數(shù)級(jí)漸小的表面波饋端108優(yōu)選地為2λ₀長。張量阻抗元件106的周期

圖2示意了優(yōu)選的實(shí)施方案，其中RF饋送組件108也設(shè)置在SWG的另一處，具有附接于端部的RF終端201。這防止表面波從AISA的端部反射，從AISA的端部反射的表面波會(huì)導(dǎo)致輻射圖案中的不期望的畸變。

這就完成了本發(fā)明的實(shí)施方案的描述?，F(xiàn)在應(yīng)當(dāng)明顯的是，本發(fā)明涉及以下特征和概念：

概念1：一種雙極化、圓極化人工阻抗表面天線包括：兩個(gè)相鄰的張量表面波波導(dǎo)(SWG)；耦合到該兩個(gè)SWG的每個(gè)的波導(dǎo)饋端；以及具有輸出端口的混合耦合器，混合耦合器的每個(gè)輸出端口都連接到耦合到該兩個(gè)SWG的波導(dǎo)饋端，在使用中，混合耦合器將來自90°混合耦合器的輸入端口的信號(hào)在其輸出端口與相移組合。

概念2：概念1的天線，其中SWG金屬張量阻抗元件設(shè)置在公共基底上。

概念3：概念1和/或2的天線，其中相鄰SWG上的張量阻抗元件具有它們相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°的阻抗張量的主軸，并且其中混合耦合器是90°混合耦合器。

概念4：概念1-3中任一個(gè)或多個(gè)的天線，其中SWG包括以伸長陣列設(shè)置在電介質(zhì)片的頂表面上的金屬條帶或片，電介質(zhì)片具有在其底表面的接地平面。

概念5：概念1-4中任一個(gè)或多個(gè)的天線，其中SWG是伸長的，并且每個(gè)都具有在SWG的工作頻率的1/8至2個(gè)波長之間的寬度，并且每個(gè)都具有在SWG的所述工作頻率的2至30個(gè)波長之間的長度。

概念6：概念1-5中任一個(gè)或多個(gè)的天線，其中每個(gè)SWG都包括相對(duì)于SWG的共同伸長方向以一定角度傾斜的金屬條帶。

概念7：概念6的天線，其中所述金屬條帶相對(duì)于SWG的所述共同伸長方向以45°角度設(shè)置。

概念8：概念7的天線，其中在一個(gè)SWG中的所述金屬條帶相對(duì)于在另一個(gè)SWG中的所述金屬條帶以90°角度設(shè)置。

概念9：概念8的天線，其中所述金屬條帶沿著每個(gè)SWG的長度分布。

概念10:概念1-9中的任一個(gè)或多個(gè)的天線，其中SWG包括阻抗元件，該阻抗元件沿著SWG的長度以1/20至1/5的波長的周期遠(yuǎn)離彼此間隔開。

概念11：概念1-10中的任何一個(gè)或多個(gè)的天線，其中SWG包括阻抗元件，阻抗元件由它們的形狀配置以根據(jù)以下來產(chǎn)生調(diào)制阻抗圖案：

Z(x)＝X+M cos(2πx/p)

其中p是調(diào)制周期，X是平均阻抗，以及M是調(diào)制振幅，X、M和p能夠被調(diào)諧，使得在x-z平面上相對(duì)于z軸的輻射角度θ根據(jù)以下掃描

θ＝sin^-1(n₀-λ₀/p)

其中n₀為平均SW折射率，以及λ₀為自由空間輻射波長以及n₀通過以下與Z(x)有關(guān)

概念12：概念1-11中的任一個(gè)或多個(gè)的天線，其中SWG包括阻抗元件，阻抗元件由片形成，片具有通過它們的切片，并且其中所述切片相對(duì)于SWG的主要軸成45°角度，以形成阻抗張量，該阻抗張量具有與所述切片對(duì)齊的阻抗張量主軸。

概念13：一種同時(shí)發(fā)射兩個(gè)旋向相反的圓極化的RF信號(hào)的方法，包括如下步驟：

提供一種電介質(zhì)表面，在其一側(cè)具有接地平面，并且具有一對(duì)伸長的人工阻抗表面天線，每個(gè)所述人工阻抗表面天線都包括設(shè)置在所述電介質(zhì)表面的金屬幾何條帶或形狀的圖案，金屬幾何條帶或形狀具有變化的尺寸，其形成重復(fù)的莫爾圖案，所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的每個(gè)的莫爾圖案都具有關(guān)于所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的主要軸的角度關(guān)系，所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的第一個(gè)與所述主要軸具有正的角度關(guān)系以及所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線的第二個(gè)與所述主要軸具有負(fù)的角度關(guān)系；以及

向所述對(duì)的伸長的人工阻抗表面天線施加RF能量，施加到所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的所述RF能量具有不同的相對(duì)相位，其選擇成使得由所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線發(fā)射的RF信號(hào)是圓極化的。

概念14：概念13的方法，其中該對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的重復(fù)莫爾圖案關(guān)于主要軸具有45度的角度關(guān)系，重復(fù)莫爾圖案的一個(gè)關(guān)于主要軸具有正45度的角度關(guān)系以及重復(fù)莫爾圖案的另一個(gè)關(guān)于主要軸具有負(fù)45度的角度關(guān)系并且其中施加到所述對(duì)伸長的人工阻抗表面天線的RF能量的相位具有相對(duì)90°的相差。

概念15：一種同時(shí)接收兩個(gè)旋向相反的圓極化的RF信號(hào)的方法，包括如下步驟：將由兩個(gè)SWG接收的信號(hào)發(fā)送入耦合器的兩個(gè)輸入端口，耦合器也具有兩個(gè)輸出端口；以及從混合耦合器的兩個(gè)輸出端口提取LHCP和RHCP信號(hào)。

概念16：概念15的方法，其中耦合器是3dB 90度混合耦合器。

為了示意和描述的目的，已經(jīng)呈現(xiàn)了所公開的實(shí)施方案的上述描述及其制造方法。其并不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限于所公開的精確形式或方法。根據(jù)上述教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。其旨在本發(fā)明的范圍不受該具體實(shí)施方式或上文陳述的概念的限制，而是受其所附的權(quán)利要求的限制。

優(yōu)選地包括本文描述的所有元件、部件和步驟。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這些元件、部件和步驟中的任何一個(gè)可以被其它元件、部件和步驟替換或者完全刪除。

廣義地，該文書至少公開了以下內(nèi)容：

一種雙極化、圓極化人工阻抗表面天線具有兩個(gè)相鄰的張量表面波波導(dǎo)(SWG)，耦合到兩個(gè)SWG的每個(gè)的波導(dǎo)饋端以及具有輸出端口的混合耦合器，混合耦合器的每個(gè)輸出端口都連接到耦合到該兩個(gè)SWG的波導(dǎo)饋端。在使用中，混合耦合器將來自90°混合耦合器的輸入端口的信號(hào)在其輸出端口與相移組合。