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具有高频反射天线阵列的电子设备的制作方法

具有高频反射天线阵列的电子设备
1.本技术要求2022年5月27日提交的美国专利申请号17/827,290以及2021年8月20日提交的美国临时专利申请号63/235,611的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
2.本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有无线电路的电子设备。

背景技术：

3.电子设备可具备无线能力。具有无线能力的电子设备具有包括一个或多个天线的无线电路。无线电路用于使用由天线传送的射频信号执行通信。
4.由于电子设备上的软件应用程序随着时间变得更加数据密集，因此对支持以更高数据速率进行无线通信的电子设备的需求已经增加。然而，由电子设备支持的最大数据速率受到射频信号的频率的限制。此外，可能难以实现用于以资源高效和空间高效的方式处置高数据速率的无线电路，特别是当天线不总是用于有源地发射或接收信号时。

技术实现要素：

5.电子设备可以包括由一个或多个处理器控制的无线电路。无线电路可包括收发器电路、一个或多个天线以及将收发器电路耦接到这些天线中的每个天线的一个或多个光学信号路径。为了支持极高的数据速率，这些天线可传送处于大于或等于约100ghz的频率的无线信号。如果需要，每个天线可使用时分双工方案发射和接收这些无线信号。
6.天线可包括耦接到可编程光电二极管诸如单行载波光电二极管(utcpd)的天线辐射元件。光学信号路径可使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射utcpd。如果需要，可将光学相移施加到第一光学lo信号。这可允许在天线形成于相控天线阵列中的具体实施中形成信号波束。
7.相控天线阵列可能够在发射模式、接收模式和无源反射器模式中的一者或多者中操作。在发射模式中，相控天线阵列使用第一光学lo信号和第二光学lo信号发射无线信号。在接收模式中，相控天线阵列使用第一光学lo信号和第二光学lo信号接收无线信号。在无源反射器模式中，相控天线阵列不发射或接收无线信号，并且第一光学lo信号和第二光学lo信号不照射阵列中的这些utc pd。相控天线阵列可接收入射无线信号，并且可将这些入射的无线信号反射为反射信号。这些utc pd可被控制以表现出相对于这些天线辐射元件的输入阻抗失配一个或多个量的所选择输出阻抗。不同失配可跨阵列和/或作为时间的函数使用，以对这些反射信号施予不同的相移和/或频移。这些相移可用于使用空间-时间编码方案将信息编码到这些反射信号中和/或用于形成这些反射信号的在所选择方向上取向的信号波束。
8.本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可包括：天线辐射元件，该天线辐射元件具有输入阻抗。该电子设备可包括：光电二极管，该光电二极管耦接到天线辐射
元件并且具有输出阻抗。光电二极管可被配置为接收将光电二极管置于第一模式或第二模式中的所选择模式中的控制信号，在该第一模式中输入阻抗在大于或等于100ghz的频率下相对于输出阻抗失配，在该第二模式中输入阻抗在该频率下与输出阻抗匹配。该电子设备可包括：光学信号路径，该光学信号路径被配置为在光电二极管处于第二模式中时使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射光电二极管。天线辐射元件可被配置为在光电二极管处于第一模式中时反射处于该频率的无线信号。
9.本公开的一个方面提供了一种操作电子设备的方法，该电子设备具有天线阵列，该天线阵列包括天线辐射元件和耦接到这些天线辐射元件的光电二极管。该方法可包括：利用这些光电二极管，在使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于该第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射该光电二极管时，在天线辐射元件上生成电流，该天线辐射元件发射处于大于或等于100ghz的频率的第一无线信号。该方法可包括：利用这些天线辐射元件，在光电二极管被控制以表现出在该频率下相对于天线辐射元件的输入阻抗失配的一个或多个输出阻抗时，反射处于该频率的第二无线信号。
10.本公开的一个方面提供了一种电子设备。电子设备可包括：天线辐射元件，该天线辐射元件具有输入阻抗。该电子设备可包括：光电二极管，该光电二极管耦接到天线辐射元件并且被配置为使用控制信号表现出在大于或等于100ghz的频率下与天线辐射元件的输入阻抗失配的输出阻抗。
11.本公开的一个方面提供了一种电子设备。该电子设备可包括相控天线阵列。该电子设备可包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为将相控天线阵列置于第一模式、第二模式或第三模式中，在该第一模式中相控天线阵列被配置为发射第一无线信号，在该第二模式中相控天线阵列被配置为接收第二无线信号，在该第三模式中相控天线阵列被配置为反射入射到相控天线阵列上的第三无线信号。
附图说明
12.图1为根据一些实施方案的具有带有至少一个天线的无线电路的例示性电子设备的框图，该至少一个天线发射和接收处于大于约100ghz的频率的无线信号。
13.图2为根据一些实施方案的基于光学本地振荡器(lo)信号发射处于大于约100ghz的频率的无线信号的例示性天线的顶视图。
14.图3为根据一些实施方案的示出图2所示类型的例示性天线可如何基于光学lo信号将处于大于约100ghz的频率的接收的无线信号转换为中频信号的顶视图。
15.图4为根据一些实施方案的示出图2和图3所示类型的多个天线可如何堆叠以覆盖多个偏振的顶视图。
16.图5为示出可如何将图4所示类型的堆叠天线集成到相控天线阵列中以用于在对应信号波束内传送处于大于约100ghz的频率的无线信号的顶视图。
17.图6为根据一些实施方案的具有天线的例示性无线电路的电路图，该天线发射处于大于约100ghz的频率的无线信号并且接收处于大于约100ghz的频率的无线信号，以用于转换到中频，然后转换到光域。
18.图7为根据一些实施方案的在对应信号波束内传送处于大于约100ghz的频率的无
线信号的例示性相控天线阵列的电路图。
19.图8为根据一些实施方案的示出图2和图3所示类型的例示性天线可如何被控制以无源地反射处于大于约100ghz的频率的无线信号，同时向所反射无线信号施予期望的相位改变和/或频率改变的顶视图。
20.图9为根据一些实施方案的天线中的例示性单行载波光电二极管(utc pd)的横截面侧视图，该天线可被配置为发射、接收和/或无源地反射处于大于约100ghz的频率的无线信号。
21.图10为根据一些实施方案的天线中的例示性utc pd的等效电路图，该天线可被配置为发射、接收和/或无源地反射处于大于约100ghz的频率的无线信号。
22.图11为根据一些实施方案的示出电子设备上的例示性天线可如何无源地反射由外部通信装备在不同方向上发射的无线信号的图。
23.图12为根据一些实施方案的示出用于相控天线阵列的例示性操作模式的状态图，该相控天线阵列可被配置为发射、接收和/或无源地反射处于大于约100ghz的频率的无线信号。
24.图13为根据一些实施方案的示出一个或多个例示性相控天线阵列中的一个或多个天线可如何跨电子设备上的不同位置分布的透视图。
25.图14为根据一些实施方案的具有用于发射、接收和/或无源地反射无线信号的不同天线子集的例示性相控天线阵列的顶视图。
26.图15为根据一些实施方案的示出例示性thz透镜可如何与相控天线阵列重叠以用于聚焦电磁能的侧视图。
27.图16为根据一些实施方案的可在使用相控天线阵列发射、接收和/或无源地反射无线信号时由例示性电子设备执行的例示性操作的流程图。
28.图17为根据一些实施方案的可被配置为无源地反射处于小于100ghz的频率的射频信号的例示性相控天线阵列的电路示意图。
具体实施方式
29.图1的电子设备10(在本文中有时被称为电-光学设备10)可以是：计算设备，诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备、护目镜；或者佩戴在用户头部上的其他装备；或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、家庭娱乐设备、遥控设备、游戏控制器、外围用户输入设备、无线或接入点、实现这些设备中的两个或更多个设备的功能的装备；或者其他电子装备。-30.如图1中的功能框图所示，设备10可包括位于电子设备外壳诸如外壳12上或其内的部件。外壳12(有时可以称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、金属合金等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳12的部分或全部可由介电或其他低电导率材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳12或构成外壳12的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。
31.设备10可包括控制电路14。控制电路14可包括存储装置，诸如存储电路16。存储电路16可包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等。存储电路16可包括集成在设备10内的存储装置和/或可移动存储介质。
32.控制电路14可包括处理电路，诸如处理电路18。处理电路18可用于控制设备10的操作。处理电路18可包括一个或多个处理器、微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等。控制电路14可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在设备10中执行操作的软件代码可以存储在存储电路16(例如，存储电路16可以包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路16上的软件代码可由处理电路18来执行。
33.控制电路14可用于运行设备10上的软件，诸如卫星导航应用程序、互联网浏览应用程序、互联网语音协议(voip)电话呼叫应用程序、应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备进行交互，控制电路14可用于实现通信协议。可使用控制电路14实现的通信协议包括互联网协议、无线局域网(wlan)协议(例如，ieee 802.11协议——有时被称为)、诸如协议或其他无线个域网(wpan)协议等用于其他短距离无线通信链路的协议、ieee 802.11ad协议(例如，超宽带协议)、蜂窝电话协议(例如，3g协议、4g(lte)协议、3gpp第五代(5g)新空口(nr)协议、第六代(6g)协议、次thz协议、thz议等)、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如，全球定位系统(gps)协议、全球导航卫星系统(glonass)协议等)、基于天线的空间测距协议、光学通信协议或任何其他期望的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(rat)相关联，该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。
34.设备10可包括输入-输出电路20。输入-输出电路20可包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可用于允许将数据供应给设备10并且允许将数据从设备10提供给外部设备。输入-输出设备22可包括用户接口设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备22可包括触摸传感器、显示器(例如，触敏显示器和/或力敏显示器)、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计、陀螺仪和/或检测运动的罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)、温度传感器等。在一些配置中，键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标和操纵杆以及其他输入-输出设备可使用有线或无线连接耦接至设备10(例如，输入-输出设备22中的一些输入-输出设备可为经由有线或无线链路耦接到设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)。
35.输入-输出电路20可包括无线电路24以支持无线通信。无线电路24(在本文中有时被称为无线通信电路24)可包括一个或多个天线30。
36.无线电路24还可包括收发器电路26。收发器电路26可包括发射器电路、接收器电路、调制器电路、解调器电路(例如，一个或多个调制解调器)、射频电路、一个或多个无线电、中频电路、光学发射器电路、光学接收器电路、光学光源、其他光学部件、基带电路(例如，一个或多个基带处理器)、放大器电路、诸如一个或多个本地振荡器和/或锁相环的时钟
电路、存储器、一个或多个寄存器、过滤器电路、切换电路、模数转换器(adc)电路、数模转换器(dac)电路、射频发射线、光纤和/或用于使用天线30发射和/或接收无线信号的任何其他电路。收发器电路26的部件可在一个集成电路、芯片、片上系统(soc)、裸片、印刷电路板、基板或封装件上实现，或者收发器电路26的部件可跨两个或更多个集成电路、芯片、soc、印刷电路板、基板和/或封装件分布。
37.图1的示例仅仅是例示性的。虽然为了清楚起见，在图1的示例中，控制电路14被示出为与无线电路24分开，但是无线电路24可包括处理电路(例如，一个或多个处理器)和/或存储电路，该处理电路形成处理电路18的一部分，该存储电路形成控制电路14的存储电路16的一部分(例如，控制电路14的各部分可在无线电路24上实现)。作为一个示例，控制电路14可包括基带电路(例如，一个或多个基带处理器)、数字控制电路、模拟控制电路和/或形成无线电路24的一部分的其他控制电路。基带电路可例如访问控制电路14(例如，存储电路20)上的通信协议栈以：在phy层、mac层、rlc层、pdcp层、sdap层和/或pdu层，执行用户平面功能；以及/或者在phy层、mac层、rlc层、pdcp层、rrc层和/或非接入层，执行控制平面功能。
38.收发器电路26可通过相应信号路径28耦接到无线电路24中的每个天线30。每个信号路径28可包括一个或多个射频发射线、波导、光纤和/或用于在收发器电路26与天线30之间传送无线信号的任何其他期望线/路径。可使用用于传送无线信号的任何期望天线结构形成天线30。例如，天线30可包括具有谐振元件的天线，这些天线由偶极子天线结构、平面偶极子天线结构(例如，蝶形天线结构)、缝隙天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、倒f形天线结构、平面倒f形天线结构、螺旋形天线结构、单极子天线、偶极子、这些设计的混合等形成。可调整滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和/或其他天线调谐部件以调整天线30随时间的频率响应和无线性能。
39.如果需要，可将天线30中的两个或更多个天线集成到相控天线阵列(在本文中有时被称为相控阵列天线)中，在该相控天线阵列中，这些天线中的每个天线传送具有随时间而调整的相应相位和量值的无线信号，因此无线信号相长和相消干涉以在给定指向方向上产生(形成)信号波束。如本文所用，术语“传送无线信号”意指无线信号的发射和/或接收(例如，用于执行与外部无线通信装备的单向和/或双向无线通信)。天线30可通过将信号辐射到自由空间中(或通过居间设备结构诸如介电覆盖层辐射到自由空间)来发射无线信号。除此之外或另选地，天线30可(例如，通过居间设备结构诸如介电覆盖层)从自由空间接收无线信号。天线30对无线信号的发射和接收各自涉及由天线的操作频带内的无线信号对天线中的天线谐振(辐射)元件上的天线电流的激励或谐振。
40.收发器电路26可使用天线30发射和/或接收无线信号，这些无线信号在设备10与外部无线通信装备(例如，一个或多个其他设备，诸如设备10、无线接入点或等)之间传送无线通信数据。无线通信数据可双向地或单向地传送。无线通信数据可例如包括已编码到对应数据包中的数据，诸如与电话呼叫相关联的无线数据、流媒体内容、互联网浏览、与在设备10上运行的软件应用程序相关联的无线数据、消息等。
41.除此之外或另选地，无线电路24可使用天线30执行无线感测操作。感测操作可允许设备10检测(例如，感测或识别)设备10外部对象的存在、位置、取向和/或速度(运动)。控制电路14可使用外部对象的所检测到的存在、位置、取向和/或速度执行任何期望的设备操作。作为示例，控制电路14可使用外部对象的所检测到的存在、位置、取向和/或速度识别用
于在设备10上运行的一个或多个软件应用程序的对应用户输入，诸如由用户的手或其他身体部位执行或由外部触控笔、游戏控制器、头戴式设备或其他外围设备或附件执行的手势输入，以确定一个或多个天线30何时需要被禁用或设置有降低的最大发射功率电平(例如，以用于满足对射频暴露的监管限制)，以确定如何导引(形成)由用于无线电路24的天线30产生的射频信号波束(例如，在天线30包括天线30的相控阵列的情况下)，以映射或建模设备10周围的环境(例如，以产生设备10所位于的房间的软件模型以供由增强现实应用程序、游戏应用程序、地图应用程序、家居设计应用程序、工程应用程序等使用)、以检测在设备10附近(例如，周围)或在设备10的用户的运动方向上障碍物的存在等。
42.无线电路24可在电磁频谱的对应频带(在本文中有时被称为通信带或简称为“带”)内发射和/或接收无线信号。通信电路26所处置的频带可包括：无线局域网(wlan)频带(例如，(ieee 802.11)或其他wlan通信带)诸如2.4ghz wlan频带(例如，2400mhz至2480mhz)、5ghzwlan频带(例如，5180mhz至5825mhz)、6e带(例如，5925mhz-7125mhz)和/或其他带(例如，1875mhz-5160mhz)；无线个域网(wpan)频带诸如2.4ghz带或其他wpan通信带；蜂窝电话频带(例如，约600mhz至约5ghz的带、3g带、4g lte带、低于10ghz的5g新空口频率范围1(fr1)带、介于20ghz与60ghz之间的5g新空口频率范围2(fr2)带等)；介于10ghz-100ghz之间的其他厘米波或毫米波频带；近场通信频带(例如，13.56mhz)；卫星导航频带(例如，1565mhz至1610mhz的gps带、全球卫星导航系统(glonass)带、北斗卫星导航系统(bds)带等)；在ieee 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议下操作的超宽带(uwb)频带；属于3gpp无线通信标准系列的通信带；属于ieee 802.xx标准系列的通信带；和/或任何其他期望的感兴趣的频带。
43.随时间推移，电子设备(诸如设备10)上的软件应用程序已变得越来越数据密集。因此，电子设备上的无线电路需要以越来越高的数据速率支持数据传输。一般来讲，由无线电路支持的数据速率与由无线电路传送的无线信号的频率成比例(例如，与较低频率相比，较高频率可支持更高数据速率)。无线电路24可传送厘米和毫米波信号以支持相对高的数据速率(例如，因为厘米和毫米波信号处于介于约10ghz与100ghz之间的相对高频率)。然而，由厘米和毫米波信号支持的数据速率仍然可能不足以满足设备10的所有数据传输需求。为了支持甚至更高数据速率，诸如高达5gbps-10gbps或更高的数据速率，无线电路24可传送处于大于100ghz的频率的无线信号。
44.如图1所示，无线电路24可发射处于大于约100ghz的频率的无线信号32并且可接收处于大于约100ghz的频率的无线信号34。无线信号32和34在本文中有时可被称为极高频(thf)信号32和34、次thz信号32和34、thz信号32和34或次毫米波信号32和34。thf信号32和34可处于次thz频率或thz频率诸如介于100ghz与1thz之间、介于100ghz与10thz之间、介于100ghz与2thz之间、介于200ghz与1thz之间、介于300ghz与1thz之间、介于300ghz与2thz之间、介于300ghz与10thz之间、介于100ghz与800ghz之间、介于200ghz与1.5thz之间等的频率(例如，在次thz、thz、thf或次毫米频带诸如6g频带内)。由这些频率支持的高数据速率可由设备10利用，以执行蜂窝电话语音和/或数据通信(例如，同时支持空间多路复用以提供另外的数据带宽)，以执行空间测距操作诸如雷达操作来检测在设备10外部的对象的存在、位置和/或速度，以执行汽车感测(例如，具有增强的安全性)，以对设备10的用户或另一个
人执行健康/身体监测，以执行气体或化学检测，以在设备10与另一个设备或外围设备之间形成高数据速率无线连接(例如，以在设备10上的显示驱动器与显示超高分辨率视频的显示器之间形成高数据速率)，以形成远程无线电头(例如，灵活的高数据速率连接)，以在设备10内形成支持高数据速率的thf芯片到芯片连接(例如，其中设备10中第一芯片上的一个天线30将thf信号32发射到设备10中第二芯片上的另一个天线30)和/或以执行任何其他期望的高数据速率操作。
45.在电子设备(诸如，设备10)内，空间非常宝贵。在一些情况下，用于发射thf信号32的天线30与用于接收thf信号34的天线30不同。然而，使用不同天线30处置thf信号32的发射和thf信号34的接收可消耗设备10内的过量空间和其他资源，因为将需要两个天线30和信号路径28处置发射和接收两者。为了最小化设备10内的空间和资源消耗，同一天线30和信号路径28可用于发射thf信号32和接收thf信号34。如果需要，无线电路24中的多个天线30可发射thf信号32并且可接收thf信号34。天线可被集成到相控天线阵列中，该相控天线阵列在所选择波束指向方向上取向的对应信号波束内发射thf信号32并且接收thf信号34。
46.将部件结合到在这些高频率下支持无线通信的无线电路24中可能具有挑战性。如果需要，收发器电路26和信号路径28可包括光学部件，这些光学部件传送光学信号以便以空间和资源高效的方式支持thf信号32的发射和thf信号34的接收。光学信号可用于发射处于thf频率的thf信号32并且接收处于thf频率的thf信号34。
47.图2是可用于使用光学信号发射thf信号32和接收thf信号34的例示性天线30的图。天线30可包括一个或多个天线辐射(谐振)元件，诸如辐射(谐振)元件臂36。在图2的示例中，天线30是具有两个相对辐射元件臂36(例如，蝶形臂或偶极子臂)的平面偶极子天线(有时被称为“蝶形”天线)。这仅为例示性的，并且一般来讲，天线30可以是具有任何期望天线辐射元件架构的任何类型的天线。
48.如图2所示，天线30包括耦接在辐射元件臂36之间的光电二极管(pd)42。包括具有光电二极管42的天线30的电子设备(诸如设备10)有时也可被称为电光学设备(例如，电光学设备10)。光电二极管42可以是可编程光电二极管。例如，本文描述了光电二极管42是可编程单行载波光电二极管(utc pd)的示例。因此，光电二极管42在本文中有时可被称为utc pd 42或可编程utc pd 42。这仅为例示性的，并且一般来讲，光电二极管42可包括将处于光学频率的电磁能转换为辐射元件臂36上的处于thf频率的电流和/或反之亦然的任何期望类型的可调整/可编程光电二极管或部件。每个辐射元件臂36可例如具有位于utc pd 42处的第一边缘和与第一边缘相对的宽于第一边缘的第二边缘(例如，在天线30是蝶形天线的具体实施中)。如果需要，可使用其他辐射元件。
49.utc pd 42可具有接收一个或多个控制信号v
偏置
的偏置端子38。控制信号v
偏置
可包括设置在一个或多个电压电平处的偏置电压和/或用于控制utc pd 42的操作的其他控制信号，诸如用于调整utc pd 42的输出阻抗的阻抗调整控制信号。控制电路14(图1)可以不同设置(例如，值、量值等)提供(例如，施加、供应、断言等)控制信号v
偏置
，以随时间动态地控制(例如，编程或调整)utc pd 42的操作。例如，控制信号v
偏置
可用于控制天线30是发射thf信号32还是接收thf信号34。当控制信号v
偏置
包括在第一电平或量值下断言的偏置电压时，天线30可被配置为发射thf信号32。当控制信号v
偏置
包括在第二电平或量值下断言的偏置电压时，天线30可被配置为接收thf信号34。在图2的示例中，控制信号v
偏置
包括在第一电平下
pd 42可将thf信号34转换到光域中以用于随后的解调和数据恢复(例如，在光学信号的边带中)。
55.图2和图3的天线30可利用给定偏振(例如，线性偏振诸如竖直偏振)支持thf信号32的发射和thf信号34的接收。如果需要，无线电路24(图1)可包括用于覆盖不同偏振的多个天线30。图4是示出无线电路24可如何包括用于覆盖不同偏振的多个天线30的一个示例的图。
56.如图4所示，无线电路可包括第一天线30，诸如用于覆盖第一偏振(例如，第一线性偏振诸如竖直偏振)的天线30v，并且可包括第二天线30，诸如用于覆盖不同于或正交于第一偏振的第二偏振(例如，第二线性偏振诸如水平偏振)的天线30h。天线30v可具有utc pd 42，诸如耦接在对应的一对辐射元件臂36之间的utc pd 42v。天线30h可具有utc pd 42，诸如耦接在对应的一对辐射元件臂36之间的utc pd 42h，该对应的一对辐射元件臂与天线30v中的辐射元件臂36非并行(例如，正交)地取向。这可允许天线30v和30h以相应(正交)偏振发射thf信号32，并且可允许天线30v和30h以相应(正交)偏振接收thf信号32。
57.为了最小化设备10内的空间，天线30v可竖直地堆叠在天线30h上方或下方(例如，其中utc pd 42v与utc pd 42h部分或完全重叠)。在该示例中，天线30v和30h两者可形成在相同基板，诸如刚性或柔性印刷电路板上。基板可包括多个堆叠电介质层(例如，陶瓷、环氧树脂、柔性印刷电路板材料、刚性印刷电路板材料等的层)。天线30v中的辐射元件臂36可与天线30h中的辐射元件臂36形成在单独基板层上，或者天线30v中的辐射元件臂36可与天线30h中的辐射元件臂36形成在相同基板层上。utc pd 42v可与utc pd 42h形成在相同基板层上，或者utc pd 42v可与utc pd 42h形成在单独基板层上。utc pd 42v可与天线30v中的辐射元件臂36形成在相同基板层上，或者可与天线30v中的辐射元件臂36形成在单独基板层上。utc pd 42h可与天线30h中的辐射元件臂36形成在相同基板层上，或者可与天线30h中的辐射元件臂36形成在单独基板层上。
58.如果需要，可将天线30或图4的天线30h和30v集成在相控天线阵列内。图5是示出可如何将天线30h和30v集成在相控天线阵列内的一个示例的图。如图5所示，设备10可包括以行和列的矩形网格布置的堆叠天线30h和30v的相控天线阵列46。相控天线阵列46中的这些天线中的每个天线可形成在相同基板上。这仅是例示性的。一般来讲，相控天线阵列46(有时被称为相控阵列天线)可包括以任何期望图案布置的任何期望数量的天线30v和30h(或非堆叠天线30)。相控天线阵列46中的这些天线中的每个天线可设置有相应的光学相移s(图2和图3)，该相应的光学相移将天线配置为共同地发射thf信号32和/或接收thf信号34，这些thf信号相加以在期望的波束指向方向上形成thf信号的信号波束。波束指向方向可被选择用于将信号波束朝向外部通信装备、朝向期望的外部对象、远离外部对象等指向。
59.相控天线阵列46可占据设备10内的相对较小空间。例如，每个天线30v/30h可具有长度48(例如，如从一个辐射元件臂的端部到相对辐射元件臂的相对端部所测量的)。长度48可大约等于thf信号32和34的波长的一半。例如，长度48可小至0.5mm或更小。相控天线阵列46中的每个utc-pd 42可占据100平方微米或更小的侧向面积。这可允许相控天线阵列46占据设备10内的非常小面积，从而允许相控天线阵列集成在设备10的不同部分内，同时仍然允许其他空间用于设备部件。图2至图5的示例仅为例示性的，并且一般来讲，每个天线可具有任何期望的天线辐射元件架构。
60.图6为示出给定天线30和信号路径28(图1)可如何用于基于光学本地振荡器信号发射thf信号32和接收thf信号34的电路图。在图6的示例中，utc pd 42将接收到的thf信号34转换为中频信号sigif，这些中频信号然后被转换到光域以用于从所接收thf信号恢复无线数据。
61.如图6所示，无线电路24可包括通过信号路径28(例如，在本文中有时被称为光学信号路径28的光学信号路径)耦接到天线30的收发器电路26。utc pd 42可耦接在天线30的辐射元件臂36与信号路径28之间。收发器电路26可包括光学部件68、放大器电路诸如功率放大器76和数模转换器(dac)74。光学部件68可包括光学接收器(诸如光学接收器72)和光学本地振荡器(lo)光源(发射体)70。lo光源70可包括两个或更多个光源，诸如激光光源、激光二极管、光学锁相环或在相应波长下发出光(例如，光学本地振荡器信号lo1和lo2)的其他光学发射体。如果需要，lo光源70可包括单个光源，并且可包括用于将由光源发出的光拆分成不同波长的光学部件。信号路径28可通过光学路径66耦接到光学部件68。光学路径66可包括一个或多个光纤和/或波导。
62.信号路径28可包括分光器诸如分光器(os)54、光学路径诸如光学路径64和光学路径62、光学组合器诸如光学组合器(oc)52以及光学路径40。光学路径62可以是光纤或波导。光学路径64可以是光纤或波导。分光器54可具有耦接到光学路径66的第一(例如，输入)端口、耦接到光学路径62的第二(例如，输出)端口以及耦接到光学路径64的第三(例如，输出)端口。光学路径64可将分光器54耦接到光学组合器52的第一(例如，输入)端口。光学路径62可将分光器54耦接到光学组合器52的第二(例如，输入)端口。光学组合器52可具有耦接到光学路径40的第三(例如，输出)端口。
63.光学相移器(诸如光学相移器80)可(光学地)在光学路径64上或沿该光学路径插置。光学调制器(诸如光学调制器56)可(光学地)在光学路径62上或沿该光学路径插置。光学调制器56可以是例如马赫-曾德尔调制器(mzm)，并且因此有时可被称为mzm 56。mzm 56包括沿光学路径62并行插置的第一光学臂(分支)60和第二光学臂(分支)58。沿mzm 56的臂60和58传播光学本地振荡器信号lo2可在存在施加到一个或两个臂的电压信号的情况下允许在将信号重组在mzm的输出端处之前对每个臂施予不同光学相移(例如，其中在这些臂上产生的光学相位调制在mzm 56的输出端处被转换成强度调制)。当施加到mzm 56的电压包括无线数据时，mzm 56可将无线数据调制到光学本地振荡器信号lo2上。如果需要，作为光学相移器80的补充或替代，在mzm 56处执行的相移可用于执行波束形成/导引。mzm 56可接收施加到臂58和60中的一者或两者的一个或多个偏置电压w
偏置
(在本文中有时被称为偏置信号w
偏置
)。控制电路14(图1)可提供具有不同量值的偏置电压w
偏置
，以将mzm 56置于不同操作模式中(例如，抑制光学载波信号的操作模式、不抑制光学载波信号的操作模式等)。
64.中频信号路径44可将utc pd 42耦接到mzm 56(例如，臂60)。放大器(诸如低噪声放大器82)可插置在中频信号路径44上。中频信号路径44可用于使中频信号sigif从utc pd 42传递到mzm 56。dac 74可具有耦接到收发器电路26的发射器中的上转换电路、调制器电路和/或基带电路的输入端。dac 74可接收数字数据以通过天线30进行发射，并且可将数字数据转换成模拟域(例如，作为数据dat)。dac 74可具有耦接到发射数据路径78的输出端。发射数据路径78可将dac 74耦接到mzm 56(例如，臂60)。沿信号路径28的部件中的每个部件可允许同一天线30发射thf信号32和接收thf信号34(例如，使用沿信号路径28的相同部
件)，从而最小化设备10内的空间和资源消耗。
65.lo光源70可产生(发出)光学本地振荡器信号lo1和lo2(例如，在由thf信号32/34的波长分开的不同波长处)。光学部件68可包括透镜、波导、光学耦接器、光纤和/或将所发出光学本地振荡器信号lo1和lo2经由光学路径66朝向分光器54引导的其他光学部件。分光器54可拆分光学路径66上的光学信号(例如，按照波长)以将光学本地振荡器信号lo1输出到光学路径64上，同时将光学本地振荡器信号lo2输出到光学路径62上。
66.控制电路14(图1)可向光学相移器80提供相位控制信号ctrl。相位控制信号ctrl可控制光学相移器80以向光学路径64上的光学本地振荡器信号lo1施加光学相移s。相移s可被选择用于在期望的指向方向上导引thf信号32/34的信号波束。光学相移器80可将已相移的光学本地振荡器信号lo1(指代为lo1+s)传递到光学组合器52。在光域中(例如，使用光学相移器80)而不是在thf域中执行信号波束导引，因为不存在以与thf信号32和34的频率一样高的频率操作的令人满意的相移电路部件。光学组合器52可通过光学路径62接收光学本地振荡器信号lo2。光学组合器52可将光学本地振荡器信号lo1和lo2组合到光学路径40上，该光学路径将这些光学本地振荡器信号引导到utc pd 42上以用于在信号发射或接收期间使用。
67.在thf信号32的发射期间，dac 74可接收数字无线数据(例如，数据分组、帧、符号等)以用于通过thf信号32进行发射。dac 74可将数字无线数据转换成模拟域，并且可将数据作为数据dat输出(发射)到发射数据路径78上(例如，以用于经由天线30发射)。电源放大器76可放大数据dat。发射数据路径78可将数据dat传递到mzm 56(例如，臂60)。mzm 56可将数据dat调制到光学本地振荡器信号lo2上以产生调制的光学本地振荡器信号lo2’(例如，在光学本地振荡器信号lo2的频率/波长下的但被调制为包括由数据dat识别的数据的光学本地振荡器信号)。光学组合器52可在光学路径40处将光学本地振荡器信号lo1与调制的光学本地振荡器信号lo2’组合。
68.光学路径40可利用(使用)光学本地振荡器信号lo1(例如，以及由光学相移器80施加的相移s)和调制的光学本地振荡器信号lo2’照射utc pd 42。控制电路14(图1)可向utc pd 42施加控制信号v
偏置
，该控制信号将天线30配置用于发射thf信号32。utc pd 42可将光学本地振荡器信号lo1和调制的光学本地振荡器信号lo2’转换为辐射元件臂36上的处于thf信号32的频率的天线电流(例如，当被编程用于使用控制信号v
偏置
进行发射时)。辐射元件臂36上的天线电流可辐射thf信号32。thf信号32的频率由光学本地振荡器信号lo1与调制的光学本地振荡器信号lo2’之间的频率差给出。控制信号v
偏置
可控制utc pd 42，以将来自调制的光学本地振荡器信号lo2’的调制保存在所辐射的thf信号32中。接收thf信号32的外部装备由此将能够从由天线30发射的thf信号32提取数据dat。
69.在接收thf信号34期间，mzm 56不会将任何数据调制到光学本地振荡器信号lo2上。光学路径40因此利用光学本地振荡器信号lo1(例如，以及相移s)和光学本地振荡器信号lo2照射utc pd 42。控制电路14(图1)可向utc pd 42施加控制信号v
偏置
(例如，偏置电压)，该控制信号将天线30配置用于接收thf信号32。utc pd 42可使用光学本地振荡器信号lo1和lo2将所接收thf信号34转换为输出到中频信号路径44上的中频信号sigif(例如，在被编程用于使用偏置电压v
偏置
进行接收时)。中频信号sigif可包括来自所接收thf信号34的调制数据。低噪声放大器82可放大中频信号sigif，这些中频信号然后被提供给mzm 56(例
如，臂60)。mzm 56可将中频信号sigif作为光学信号lorx转换到光域(例如，通过将中频信号sigif中的数据调制到这些光学本地振荡器信号中的一个光学本地振荡器信号上)，并且可将这些光学信号传递到光学部件68中的光学接收器72，如由箭头63所示(例如，经由光学路径62和66或其他光学路径)。控制电路14(图1)可使用光学接收器72将光学信号lorx转换成其他格式并且从光学信号恢复(解调)由thf信号34携载的数据。以此方式，相同天线30和信号路径28可用于发射和接收thf信号，同时还执行波束导引操作。
70.图6的其中中频信号sigif被转换到光域的示例仅为例示性的。如果需要，收发器电路26可接收并解调中频信号sigif，而无需首先将这些信号传递到光域。例如，收发器电路26可包括模数转换器(adc)，中频信号路径44可耦接到adc的输入端，而不是耦接到mzm 56，并且adc可将中频信号sigif转换到数字域。又如，可省略中频信号路径44，并且控制信号v
偏置
可控制utc pd 42以将thf信号34与光学本地振荡器信号lo1和lo2一起直接采样到光域。例如，utc pd 42可使用所接收thf信号34和控制信号v
偏置
在光学路径40上产生光学信号。光学信号可具有带有边带的光学载波，这些边带与光学载波分开固定频率偏移量(例如，30ghz-100ghz、60ghz、50ghz-70ghz、10ghz-100ghz等)。边带可用于携载来自所接收thf信号34的调制数据。信号路径28可将由utc pd 42产生的光学信号引导(传播)到光学部件68中的光学接收器72(例如，经由光学路径40、64、62、66、63和/或其他光学路径)。控制电路14(图1)可使用光学接收器72将光学信号转换成其他格式并且从光学信号(例如，从光学信号的边带)恢复(解调)由thf信号34携载的数据。
71.图7为示出可如何将多个天线30集成到相控天线阵列88中的一个示例的电路图，该相控天线阵列通过对应信号波束传送thf信号。在图7的示例中，为了清楚起见，图6的mzm 56、中频信号路径44、数据路径78和光学接收器72已被省略。相控天线阵列88中的这些天线中的每个天线可另选地将接收到的thf信号直接采样到光域中，或者可将中频信号sigif传递到收发器电路26中的adc。
72.如图7所示，相控天线阵列88包括n个天线30，诸如第一天线30-0、第二天线30-1和第n天线30-(n-1)。相控天线阵列88中的天线30中的每个天线可经由相应光学信号路径(例如，图6的光学信号路径28)耦接到光学部件68。n个信号路径中的每个信号路径可包括相应光学组合器52，该相应光学组合器52耦接到对应天线30的utc pd 42(例如，天线30-0中的utc pd 42可耦接到光学组合器52-0，天线30-1中的utc pd 42可耦接到光学组合器52-1，天线30-(n-1)中的utc pd 42可耦接到光学组合器52-(n-1)等)。n个信号路径中的每个信号路径还可包括相应光学路径62和相应光学路径64，这些相应光学路径耦接到对应光学组合器52(例如，光学路径64-0和62-0可耦接到光学组合器52-0，光学路径64-1和62-1可耦接到光学组合器52-1，光学路径64-(n-1)和62-(n-1)可耦接到光学组合器52-(n-1)等)。
73.光学部件68可包括lo光源70，诸如第一lo光源70a和第二lo光源70b。用于相控天线阵列88中的天线30中的每个天线的光学信号路径可共享一个或多个分光器54，诸如第一分光器54a和第二分光器54b。lo光源70a可生成(例如，产生、发出、发射等)第一光学本地振荡器信号lo1，并且可经由光学路径66a向分光器54a提供第一光学本地振荡器信号lo1。分光器54a可通过光学路径64(例如，光学路径64-0、64-1、64-(n-1)等)将第一光学本地振荡器信号lo1分配到相控天线阵列88中的utc pd 42中的每个utc pd。类似地，lo光源70b可生成(例如，产生、发出、发射等)第二光学本地振荡器信号lo2，并且可经由光学路径66b向分
光器54b提供第二光学本地振荡器信号lo2。分光器54b可通过光学路径62(例如，光学路径62-0、62-1、62-(n-1)等)将第二光学本地振荡器信号lo2分配到相控天线阵列88中的utc pd 42中的每个utc pd。
74.相应光学相移器80可沿每个光学路径64(在其上)插置(例如，第一光学相移器80-0可沿光学路径64-0插置，第二光学相移器80-1可沿光学路径64-1插置，第n光学相移器80-(n-1)可沿光学路径64-(n-1)插置等)。每个光学相移器80可接收控制信号ctrl，该控制信号控制由该光学相移器提供给光学本地振荡器信号lo1的相位s(例如，第一光学相移器80-0可向提供给天线30-0的光学本地振荡器信号lo1施予零度/弧度的光学相移，第二光学相移器80-1可向提供给天线30-1的光学本地振荡器信号lo1施予δφ的光学相移，第n光学相移器80-(n-1)可向提供给天线30-(n-1)的光学本地振荡器信号lo1施予(n-1)δφ的光学相移。通过调整由n个光学相移器80中的每个光学相移器施予的相位s，控制电路14(图1)可控制相控天线阵列88中的天线30中的每个天线，以在形成的信号波束83内发射thf信号32和/或接收thf信号34。信号波束83可在特定波束指向方向(角度)84(例如，信号波束83的峰值增益的方向)上取向。由相控天线阵列88传送的thf信号可具有正交于波束指向方向84的波前86。例如，控制电路14可随时间调整波束指向方向84以朝向外部通信装备或外部对象指向或远离外部对象指向。
75.相控天线阵列88可能够在有源模式下操作，在该有源模式下阵列使用光学本地振荡器信号lo1和lo2(例如，使用提供给每个天线元件的相移导引信号波束83)发射和/或接收thf信号。如果需要，相控天线阵列88也可能够在无源模式下操作，在该无源模式中阵列并不发射或接收thf信号。相反，在无源模式中，相控天线阵列88可被配置为形成反射thf信号或入射到设备10上的其他电磁波的无源反射器。在无源模式下，相控天线阵列88中的utc pd 42并未被光学本地振荡器信号lo1和lo2照射，并且收发器电路26不对入射的thf信号执行调制/解调、混合、滤波、检测、调制和/或放大。当在无源模式下时，控制信号v
偏置
可用于控制每个天线30以在反射入射的电磁波的过程中施予一个或多个选择的相移、载波频移和/或偏振改变。相控天线阵列88在置于无源模式中时和在被控制/编程以向所反射电磁波施加一个或多个相移、载波频移和/或偏振改变时有时可被称为智能反射表面(irs)。例如，载波频移可以是从给定载波频率fc到2*fc或其他频率，或反之亦然。偏振改变可从竖直线性偏振到水平线性偏振、从水平线性偏振到竖直线性偏振、向或从轨道角动量(oam)配置等改变。可使用偏振改变、频率改变和相位改变的任何期望组合。
76.图8为相控天线阵列88中的可被配置为在相控制天线阵列88置于无源模式时反射电磁波的给定天线30的图。如图8所示，在无源模式下，utc pd 42不被供应有光学本地振荡器信号。控制信号v
偏置
可包括偏置电压和/或将utc pd 42配置为表现出所选择输出阻抗的其他控制信号。所选择输出阻抗可(例如，在thf信号34的频率下)相对于天线辐射元件臂36的输入阻抗失配。这种阻抗失配可致使天线30将入射的thf信号34反射(散射)为反射的thf信号34r(在本文中有时被简称为反射信号34r)。
77.所选择阻抗失配还可将天线30配置为相对于入射的thf信号34对反射信号34r施予所选择相移和/或载波频移(例如，其中反射信号34r相对于thf信号34相移了所选择相移，相对于thf信号34频移了所选择载波频移等)。除此之外或另选地，系统可适于将天线30配置为相对于入射的thf信号34对反射信号34r施予偏振改变。控制信号v
偏置
可随时间改变、
调整或变更utc pd 42的输出阻抗以改变utc pd 42的输出阻抗与天线辐射元件臂36的输入阻抗之间的失配量，以便向反射信号34r施予不同的相移和/或载波频移。换句话讲，控制电路14可编程反射信号34r的相位、频率和/或偏振特性(例如，使用施加到utc pd 42的控制信号v
偏置
)。
78.在任何给定时间，相同阻抗失配可被施加于相控天线阵列88中的所有天线30，或者可针对相控天线阵列88中的不同天线30施加不同阻抗失配。跨相控天线阵列88施加不同阻抗失配可例如允许控制电路14对反射信号34r执行空间-时间编码(例如，其中反射信号34r的空间响应和/或时间响应被编码为将信息传送到接收反射信号34r的外部装备)和/或形成反射信号34r的在一个或多个期望波束指向方向上指向的信号波束。当相控天线阵列88在有源模式下操作时，控制电路14可控制lo光源70以使用光学本地振荡器信号lo1和lo2照射相控天线阵列88中的utc pd 42，并且控制信号v
偏置
可被调整以将utc pd 42配置为致使天线辐射元件臂36辐射thf信号32或接收thf信号34(例如，如图2和图3所示)。
79.图9为相控天线阵列88中的给定utc pd 42的横截面侧视图。如图9所示，utc pd 42可包括多个堆叠层(例如，在半导体基板中)。utc pd 42的堆叠层可包括n型接触层104和p型接触层90(例如，在堆叠的相反侧上)。例如，n型接触层104可包含n型掺杂的磷化铟(inp)。波导层(诸如波导102)可堆叠(分层)在n型接触层104上。耗尽层(诸如耗尽层100)可堆叠在波导102上。例如，耗尽层100可包含n型掺杂的inp。一个或多个隔层(诸如隔层96和98)可堆叠在耗尽层100上。吸收层(诸如吸收层94)可堆叠在隔层96上。例如，吸收层94可包含p型掺杂的砷化铟镓(ingaas)。脊层(诸如脊层92)可堆叠在吸收层94上。例如，脊层92可包含p型掺杂的inp。p型接触层90可堆叠在脊层92上。例如，p型接触层90可包含ingaas。可向(跨)p型接触层90和n型接触层104施加控制信号v
偏置
，以控制utc pd 42的操作。控制信号v
偏置
可调整utc pd 42的输出阻抗和/或可将utc pd 42配置为发射thf信号32和/或接收thf信号34。
80.图9的示例仅为例示性的。天线30无需包括utc pd，并且如果需要，utc pd 42可由pin二极管(例如，pin光电二极管)或任何其他期望的可编程二极管结构替换。utc pd 42的层可以其他顺序堆叠(例如，波导102可插置在其他层之间等)。附加层可包括在堆叠中。例如，石墨烯层(诸如石墨烯子层105)可分层到波导102上或者可以其他方式分层在天线辐射元件臂36(图8)下方。石墨烯子层105可例如用于扩展天线30的频率范围，以用于发射/接收thf信号和/或以用于将thf信号34无源反射为反射信号34r。
81.图10为utc pd 42的等效电路图。如图10所示，utc pd 42可包括联接在线110与112之间的阻抗匹配部分(区域)106。例如，阻抗匹配部分106可由图9的层94-100形成。线110可将端子111耦接到电流源108的第一端子。线112可将端子113耦接到电流源108的第二端子。天线辐射元件臂36(图8)可耦接在端子111与113之间。
82.第一电阻r1可插置在位于阻抗匹配部分106与端子111之间的线110上。寄生电感l
p
可串联插置在位于电阻r1与端子111之间的线110上。寄生电容c
p
可耦接在位于电阻r1与寄生电感l
p
之间的线110上的节点与位于阻抗匹配部分106与端子113之间的线112上的节点之间。
83.阻抗匹配部分106可包括串联耦接在线110与112之间的电阻r2、r3和r4。阻抗匹配部分106可包括串联耦接在线110与112之间(并且与电阻r2、r3和r4并行的)的电容c1、c2和
c3。阻抗匹配部分106中的路径114可将电阻r2与r3之间的节点耦接到电容c1与c2之间的节点。阻抗匹配部分106中的路径116可将电阻r3与r4之间的节点耦接到电容c2与c3之间的节点。阻抗匹配部分106也可简化为耦接在线110与112之间的单个电容或并行耦接在线110与112之间的单个电容和单个电阻(例如，跨耗尽层100的电阻)。
84.电流源108可响应于来自光学本地振荡器信号lo1和lo2的照射而在线110与112之间产生光电流i
ph
。光电流i
ph
可沿(例如，位于端子111与113之间的)天线辐射元件臂流动以辐射thf信号32。阻抗匹配部分106可被配置为表现出utc pd 42的输出阻抗z。控制信号v
偏置
(例如，一个或多个偏置电压和/或其他控制信号)可被施加到p型接触层90和n型接触层104(图9)，以改变电阻r2、r3和/或r4中的一个或多个电阻，并且/或者改变电容c1、c2和/或c3中的一个或多个电容，从而用于调整utc pd 42的输出阻抗z。
85.例如，当天线在有源模式下正在发射或接收thf信号时，控制信号v
偏置
可将阻抗匹配部分106配置为将输出阻抗z与跨端子111和113耦接的天线辐射元件臂的输入阻抗匹配。然而，当天线处于无源模式时，控制信号v
偏置
可将阻抗匹配部分106配置为表现出与天线辐射元件臂的输入阻抗相差(失配)所选择量的输出阻抗z。当将入射的thf信号34反射为反射信号34r时，失配量可被选择用于施予所选择相移和/或载波频移(例如，通过天线30自身或结合相控天线阵列中的其他天线30)。控制信号v
偏置
可调整输出阻抗z，以随时间调整输出阻抗z与天线辐射元件臂的输入阻抗之间的(所选择)失配量(例如，以在将入射的thf信号34反射为反射信号34r时调整由天线30自身或结合其他天线30施予的相移和/或载波频移)。
86.图11为示出设备10上的一个或多个天线30(例如，相控天线阵列88)可如何反射入射的thf信号的图。如图11所示，通信网络或系统96可包括设备10和外部通信装备诸如外部装备114。外部装备114可以是另一个设备，诸如设备10、无线、无线接入点、外围设备、附件设备、用户输入设备等。
87.如图11所示，外部装备114可发射thf信号34。thf信号34可以入射角θi入射到设备10上。当被配置在无源模式下时，相控天线阵列88中的天线30中的一个或多个天线可将thf信号34以入射角θi反射为反射信号34r。控制信号v
偏置
可跨相控天线阵列88改变(例如，从而改变施予的相移)，以将阵列88配置为将thf信号34从入射角θi共同地反射到对应输出(散射)角θr上(例如，作为在输出角θr的方向上具有波束指向方向的反射信号波束)。
88.控制信号v
偏置
可将输出角θr配置为任何期望的角度。例如，输出角度θr可朝向外部装备114取向，因此外部装备114接收反射信号34r。这可允许外部装备114定位设备10的位置(例如，在外部装备114没有设备10的位置的先验知识的情况下)和/或从设备10接收已编码在反射信号中的信息。在外部装备114基于接收到反射信号34r定位设备10的位置的情况下，外部装备114可使用设备10的已知位置来使用thf信号与设备10执行进一步无线通信(例如，通过朝向设备10的已知位置导引thf信号34的信号波束以供随后的通信)。
89.如果需要，控制电路14(图1)可进一步将由相控天线阵列88中的这些天线中的一个或多个天线施予的相移和/或频移作为空间的函数和/或作为时间的函数进行调整，以执行将待由外部装备114接收的信息编码在反射信号34r内的空间-时间编码。此类空间-时间编码可涉及提供给相控天线阵列88中的天线30中的每个天线的控制信号v
偏置
，这些控制信号将每个天线30配置为通过反射/散射入射的thf信号34来在不同时间在阵列中的每个天线30处产生具有相应相移(例如，具有从-180度到180度或其一定子集的范围)、振幅和/或
频移的反射信号34r。控制电路14可例如以足够高速率诸如以匹配或超过样本速率和/或匹配或超过外部装备114的符号速率的速率切换utc pd控制信号v
偏置
。总的来说，在时间和空间上，反射信号34r可编码用于由外部装备114和/或任何其他期望外部通信装备接收和解码的任何期望信息。信息可包括例如识别设备10的反射thf信号34的部分或子集的信息、识别设备10和/或设备10的用户的设备标识符、应用程序数据、消息、控制数据、配置数据等。
90.如果需要，控制电路14可控制输出角度θr以在其他方向上指向，如由箭头118所示。如果需要，箭头118可朝向其他外部通信装备取向。其他外部通信装备可基于接收到反射信号34r识别设备10的位置并且/或者可识别经由反射信号发射的任何其他信息(例如，使用空间-时间编码)。如果需要，控制电路14可在作为时间的函数的多个不同输出角θr内扫描反射信号34r，如由箭头116所示。这可例如帮助设备10到用于执行后续thf通信的其他外部通信装备(例如，识别用于执行另外的thf通信的其他外部通信装备的位置)。
91.如果需要，控制电路14可跨所有可用方向(例如，如由箭头118所示)以任何期望序列(例如，随机或伪随机序列)尽可能多地扩散反射信号34r，以减少设备10的雷达横截面。这可例如通过隐藏设备10相对于系统96的其余部分的存在或精确位置来帮助保存设备10的隐私。如果需要，控制电路14可调整控制信号v
偏置
，以最大化来自在设备10处吸收的thf信号34，而不是反射为反射信号34r的电磁能。例如，此类吸收可用于热加热设备10。如果需要，相控天线阵列88可将设备10配置为形成雷达系统中的协作设备。当充当协作设备时，thf信号34是空间测距信号诸如雷达信号，并且控制电路14可使用反射信号34r通知thf信号34的发射器用户存在于设备10处或与该设备相邻。这可例如帮助thf信号34的发射器知晓因用户的存在而引起的潜在危险(例如，在发射器实现在汽车车辆上或对行人或设备10的用户造成其他潜在危险的情况下)。
92.图12示出了设备10的例示性操作模式(状态)和设备10上的一个或多个天线30，诸如集成到相控天线阵列(诸如相控天线阵列88)中的天线30的状态图120。控制电路14(图1)可通过调整lo光源70和提供给天线30的控制信号v
偏置
来在状态图120的状态之间调整/转变设备10。
93.在发射模式(状态)122中，控制电路14可向天线30提供(断言/供应)具有第一设置的控制信号v
偏置
。这可例如包括向天线30提供第一偏置电压。控制信号v
偏置
可将天线30中utc pd 42的阻抗匹配部分106配置为表现出与天线中的天线辐射元件臂36的输入阻抗匹配的输出阻抗。这可用于最大化功率传输和天线发射thf信号的效率。同时，lo光源70可产生光学本地振荡器信号lo1和lo2。mzm 56可将无线数据dat(图6)调制到光学本地振荡器信号lo2上以产生调制的光学本地振荡器信号lo2’。天线30中的utc pd 42可使用光学本地振荡器信号lo1和调制的光学本地振荡器信号lo2’照射。天线30可辐射(发射)对应thf信号32(图6)。如果需要，光学相移器80可将相移施加到第一光学本地振荡器lo1，以致使天线在于所选择波束指向方向84(图7)上取向(形成)的信号波束83内发射thf信号32。
94.在接收模式(状态)126中，控制电路14可向天线30提供(断言/供应)具有第二设置的控制信号v
偏置
。这可例如包括向天线30提供第二偏置电压。控制信号v
偏置
可将天线30中utc pd 42的阻抗匹配部分106配置为表现出与天线中的天线辐射元件臂36的输入阻抗匹配的输出阻抗。这可用于最大化功率传输和天线接收thf信号的效率。同时，lo光源70可使用光学本地振荡器信号lo1和lo2照射天线30中的utc pd 42。天线30可接收thf信号34，并且可
将thf信号转换为中频信号sigif(图6)(例如，以用于通过mzm 56转换到光域或以用于传递到adc)或者可将thf信号直接采样到光域中。收发器电路26中的接收器可解调所接收信号中的无线数据，并且可将解调数据向上传递到协议栈以供进一步处理。
95.在无源模式诸如反射模式124(在本文中有时被称为无源模式124、无源反射(reflective)模式124、无源反射器模式124、无源反射(reflection)模式124或反射模式124)中，光学本地振荡器信号lo1和lo2不照射天线30中的utc pd 42(例如，lo光源70可被禁用、不活动或断电，或者光学切换或吸收可用于防止光学本地振荡器信号照射utc pd 42)。天线30可在照射utc pd 42时接收入射的thf信号34。同时，控制电路14可向天线30提供(断言/供应)具有除第一设置和第二设置之外的一个或多个设置的控制信号v
偏置
。控制信号v
偏置
可将天线30中utc pd 42的阻抗匹配部分106配置为表现出与天线中的天线辐射元件臂36的输入阻抗不匹配(即，失配)的一个或多个输出阻抗。这可用于将入射在天线30上的thf信号34反射为反射信号34r。
96.如果需要，控制电路14可使用控制信号v
偏置
在不同天线30处和/或在不同时间针对入射的thf信号34提供不同阻抗失配量。这可用于将一个或多个相移和/或载波频移作为空间和/或时间的函数施予反射信号34r。例如，可在不同天线30处在反射信号34r中产生不同相移，以在所选择输出角度θr(图11)下形成信号波束，以执行将信息传送到外部通信装备(诸如thf信号34的发射器)或其他外部装备的空间-时间编码，以在尽可能多的方向上散射反射信号，以尽可能多地吸收设备10处的入射的thf信号34以便允许设备10形成用于雷达系统的协作设备，以通知thf信号34的发射器和/或其他外部装备设备10的位置和/或身份(例如，以用于在执行随后的通信中使用)等。
97.当设备10具有无线数据dat以进行发射时，控制电路14可将设备10置于发射模式122中。例如，当设备10被调度以接收thf信号34中的无线数据时，控制电路14可将设备10置于接收模式126中。当并非有源地发射或接收thf信号时，控制电路14可将设备10置于反射模式124中。反射模式124例如可以是设备10的默认模式。与在发射模式122或接收模式126下相比，设备10可在反射模式124下消耗更少功率，同时仍然能够经由反射信号34r将信息无源地传送到外部通信装备。
98.图13为示出不同天线30可如何位于设备10上的不同位置处的示例的透视图。在图13的示例中，设备10具有前面127f(例如，来自设备10的显示器或显示器覆盖层的前面)、后面127r(例如，与前面相反的后壳体壁)和侧面127s(例如，从后面127r延伸到前面127f的外围壳体结构)。这仅为例示性的，并且一般来讲，设备10可具有其他形状因数(例如，圆柱形形状因数、复合形状因数、膝上型计算机形状因数、台式计算机形状因数、可穿戴形状因数诸如腕表形状因数或头戴式设备形状因数等)。
99.如图13所示，一个或多个天线可位于前面127f、后面127r和/或一个或多个侧面127s上的一个或多个区域(位置)128中。如果需要，可将不同区域128中的天线集成到一个或多个相控制天线阵列88中，并且/或者单个相控天线阵列88可位于区域128中的一个或多个区域中。在前面127f、后面127r和侧面127s上可存在零个区域128、一个该区域或多于一个该区域。
100.如果需要，设备10可包括一个或多个天线30(例如，一个或多个相控天线阵列88)，这些天线仅可在图12的发射模式122和反射模式124下操作(例如，以仅发射或反射thf信
号)，仅可在接收模式126和反射模式124下操作(例如，以仅接收或反射thf信号)，可在发射模式122、接收模式126和反射模式124中的所有三个模式下操作(例如，以在不同时间发射、接收或反射thf信号)并且/或者仅可在反射模式124下操作。仅可在反射模式124下操作的天线30可以是设备10中的专用无源天线，并且无需接收光学本地振荡器信号lo1和lo2。如果需要，天线30的单个阵列可包括可在模式122-126中的一个模式、两个模式或所有三个模式下操作的不同天线子集。
101.图14为示出天线30的单个阵列可如何包括可在模式122-126中的一个模式、两个模式或所有三个模式下操作的不同天线子集的俯视图。如图14所示，设备10可包括天线30的阵列130。阵列130中的天线30可集成到单个基板(例如，印刷电路板或其他基板)中，或者可跨多个基板分布。阵列130可位于单个区域128内，或者可跨多个区域128(图13)分布。
102.阵列130可包括不同天线30子集，诸如子集132和134。子集132和134可能够在不同数量的模式122-126下操作。例如，一个或多个子集130可能够仅在反射模式124下操作(例如，子集130可包括无源天线30)或者可能够在反射模式122-126中的所有三个反射模式下操作，而第一子集134仅能够在发射模式122下操作并且第二子集134仅能够在接收模式下操作，或者子集134可能够在发射模式122和接收模式126下，但不在反射模式124下操作，或者子集134仅可能够在发射模式124下操作，或者子集134仅可能够在接收模式126下操作等。如果需要，阵列130中任何期望数量的天线30可形成对应相控天线阵列88中的一部分天线或所有天线。
103.图14的示例仅为例示性的。阵列130可包括任何期望数量的天线30。可存在任何期望数量的子集134和任何期望数量的子集132。子集134和132可各自包括任何期望数量的天线30。每个子集134可包括相同数量的天线30，或者不同子集134可包括不同数量的天线30。每个子集132可包括相同数量的天线30，或者不同子集132可包括不同数量的天线30。在阵列130中可存在多于两种类型的子集。在图14的示例中，在阵列130内，子集132中的天线30彼此相邻，并且子集134中的天线30彼此相邻。一般来讲，每个子集132中的天线30和每个子集134中的天线可以任何期望的方式跨阵列130分布。阵列130中的天线30无需布置成行和列的矩形网格图案，并且一般来讲可被布置成任何期望的图案。
104.如果需要，可向天线30提供附加材料以帮助天线30聚焦所发射thf信号、所反射thf信号和/或所反射thf信号。例如，thz透镜可设置在设备10中以帮助天线30聚焦所发射thf信号、所接收thf信号和/或所反射thf信号。图15为示出设备10可如何包括thz透镜以帮助天线30聚焦所发射thf信号、所接收thf信号和/或所反射thf信号的一个示例的横截面侧视图。
105.如图15所示，(例如，集成在阵列130内的)一个或多个天线30可设置在基板138上或内。thz透镜(诸如thz透镜142)可安装在基板138上或之上。thz透镜142可与基板138上的天线30中的至少一些天线(例如，所有天线)重叠。thz透镜142可用于将thz信号34聚焦到天线30上，用于将发射的thf信号32聚焦在特定方向上(例如，在对应信号波束内)，和/或用于将反射信号34r聚焦在特定方向上(例如，在对应信号波束内)。该示例仅仅是例示性的。多个thz透镜可用于聚焦用于不同天线的thz信号，并且/或者多个thz透镜可用于聚焦用于一个或多个天线的thz信号。thz透镜142可具有任何期望的形状。
106.图16为可在操作天线30以发射、接收和/或无源地反射thf信号时由控制电路14
(图1)执行的例示性操作的流程图。在任选的操作144处，控制电路14可使用控制信号v
偏置
将天线30置于反射模式124中(例如，同时还控制lo光源70以停止向天线提供光学本地振荡器信号lo1和lo2)。在天线30仅可在反射模式124下操作(例如，天线为无源天线)的示例中可省略操作144。
107.在操作146处(在反射模式124中)，控制电路14可使用控制信号v
偏置
控制天线30中的utc pd 42，以在utc pd的输出阻抗与天线30中的天线辐射元件臂36的输入阻抗之间产生一个或多个失配(例如，随时间的一系列阻抗失配)。这可将天线30配置为将入射的thf信号34反射为反射信号34r。如果需要，阻抗失配可被选择和/或改变以相对于入射的thf信号34在反射信号34r中施予一个或多个相移和/或频移。
108.如果需要，控制电路14可使用控制信号v
偏置
作为时间和/或空间的函数(例如，跨天线30的阵列)调整utc pd，以在反射信号34r中执行空间-时间编码(在操作148处)。控制电路14可例如利用向外部通信装备识别设备10和/或设备10的用户的设备标识符、在thf信号34的反射发生的情况下识别设备10的一部分的标识符、通知外部通信装备设备10的用户存在于设备10的位置处的信息(例如，用于形成雷达系统中的协作设备)等编码反射信号34r。
109.如果需要，控制电路14可基于来自反射模式124下的天线30的配置和/或状态信息调整用于发射和/或接收thf信号的一个或多个天线30的操作(在操作150处)。发射和/或接收天线可包括相同的反射模式124下的天线中的一个或多个天线(例如，稍后将被切换为用于thf信号发射和/或接收的天线)，或者可以是与反射模式124下的天线不同的天线。例如，控制电路14可基于产生反射信号34r的反射模式124下的天线的配置或状态识别入射角θi和/或输出角θr。随后用于发射和/或接收的天线30可使用所识别入射角θi和/或输出角θr作为用于执行thf通信的外部通信装备的位置的先验信息。控制电路14然后可导引由那些天线产生的信号波束以朝向所识别入射角θi和/或输出角θr指向。相反地，控制电路14可使用关于与发射和/或接收天线30通信的外部通信装备的位置的信息调整由反射模式124下的天线30产生的相位，以朝向外部通信装备的已知位置指向(例如，以反射从外部通信装备的方向入射的随后发射的thf信号34)。这可用于最小化在设备10与外部装备之间建立thf通信链路所需的时间。
110.如果需要，控制电路14可使用控制信号v
偏置
作为时间和/或空间的函数(例如，跨天线30的阵列)调整utc pd，以使用反射信号34r执行隐私保护操作(在操作152处)。控制电路14可例如调整反射模式下的天线30的utc pd 42的相位，以在尽可能多的角度上扩散反射信号34r的输出角θr。例如，这可用于最小化设备10对thf信号的雷达横截面。除此之外或另选地，utc pd 42可被配置为尽可能多地吸收入射的thf信号34(例如，使用thf信号34加热设备10)。
111.如果需要，控制电路14可使用控制信号v
偏置
作为时间和/或空间的函数(例如，跨天线30的阵列)调整utc pd，以形成反射信号34r的以所选择输出角θr取向的信号波束(在操作154处)。输出角θr可被选择用于朝向发射thf信号34的外部通信装备或朝向其他外部通信装备指向。这可允许设备10将反射信号34r中的信息传送到外部通信装备并且/或者可允许外部通信装备定位设备10(例如，以用于将thf信号朝向设备10引导以供随后的thf通信)。
112.如果需要，控制电路14可使用控制信号v
偏置
作为时间和/或空间的函数(例如，跨天
线30的阵列)调整utc pd 42，以在若干不同输出角θr内扫描反射信号34r的信号波束(在操作156处)。这例如可允许外部通信装备接收反射信号34r，即使设备10没有外部通信装备的位置的先验知识也是如此(例如，在随后的thf通信期间，允许外部通信装备朝向设备10引导thf信号和/或允许设备10朝向外部通信装备引导thf信号)。控制电路14可执行操作148-156中的一个或多个(例如，所有)操作。如果需要，控制电路14可同时执行操作148-156中的两个或更多个操作。
113.在任选的操作158处，控制电路14可使用控制信号v
偏置
将天线30置于发射模式122和/或接收模式126中，以用于与外部通信装备执行thf通信。在天线30仅可在反射模式124下操作(例如，天线为无源天线)的示例中可省略操作158。控制电路14可针对设备10中的天线30中的一些天线执行操作146，而如果需要，针对设备10中的其他天线30同时执行操作158。
114.图6至图16的其中可在反射模式124下操作的天线传送thf信号的示例仅为例示性的。如果需要，设备10可包括一个或多个天线阵列，这些天线阵列在较低频率下操作并且可在反射模式124下操作(例如，作为可在反射模式124下操作以用于thf信号的天线30的补充或替代)。图17为示出设备10可如何包括可在反射模式124下但在小于约100ghz的频率下操作的天线30的电路图。
115.如图17所示，设备10可包括一个或多个相控天线阵列172。相控天线阵列172可包括m个天线30(例如，天线30-0、30-(m-1)等)。天线30可经由输出放大器级166耦接到相位和量值控制器块164。输出放大器级166可包括耦接到每个天线30的输出放大器168。相位和量值控制器块164可包括(分别)调整通过天线30传送的信号的相位和量值的相位控制器176和量值控制器174。相位和量值控制器块164可将m个射频(rf)多输入多输出(mimo)流162(例如，第一mimo流162-0、第m mimo流162-(m-1)等)映射到相控天线阵列172中的m个天线30上。每个mimo流162可被映射到每个天线30，或者可通过相位和量值控制器块164仅映射到天线30的子集。
116.图17的相控天线阵列172可传送处于小于约100ghz的频率的射频信号。例如，这些信号可包括毫米波信号和/或厘米波信号，并且/或者可包括低于10ghz的信号。相控天线阵列172可能够在反射模式124下操作。在反射模式下，控制电路14可向输出放大器级168提供控制信号ctrl’。控制信号ctrl’可调整输出放大器168的输出阻抗，以在输出放大器168的输出阻抗与天线30的输入阻抗之间形成一个或多个阻抗失配。如果需要，控制电路14可使用控制信号ctrl’调整输出放大器168的输出阻抗，以在射频信号的发射和接收期间与天线30的输入阻抗匹配。在射频信号的反射期间(在反射模式下)，阻抗失配可致使相控天线阵列172将入射的射频信号170反射为反射的射频信号170r(在本文中有时被称为反射信号170r)。控制电路14可将输出放大器168的输出阻抗作为时间和/或空间的函数进行控制，以相对于入射信号170在反射信号170r中施予任何期望的相移和/或频移。
117.设备10可收集和/或使用个人可识别信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。如果需要，本文描述的光学部件(例如，mzm调制器、波导、相移器、utc pd等)可在等离激元技术中实现。
118.上文结合图1至图17描述的方法和操作(例如，图12和图16的操作)可由设备10的部件使用软件、固件和/或硬件(例如，专用电路或硬件)执行。用于执行这些操作的软件代码可存储在非暂态计算机可读存储介质(例如，有形计算机可读存储介质)上，该非暂态计算机可读存储介质存储在设备10的部件中的一个或多个部件上(例如，图1的存储电路16)。该软件代码有时可被称为软件、数据、指令、程序指令或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括驱动器、非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(nvram)、可移动闪存驱动器或其他可移动介质、其他类型的随机存取存储器等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可由设备10的部件中的一个或多个部件上的处理电路(例如，图1的处理电路18等)来执行。处理电路可包括微处理器、中央处理单元(cpu)、具有处理电路的专用集成电路或其他处理电路。
119.根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：天线辐射元件，该天线辐射元件具有输入阻抗；光电二极管，该光电二极管耦接到该天线辐射元件并且具有输出阻抗，该光电二极管被配置为接收将该光电二极管置于第一模式或第二模式中的所选择模式中的控制信号，在该第一模式中该输入阻抗在大于或等于100ghz的频率下相对于该输出阻抗失配，在该第二模式中该输入阻抗在该频率下与该输出阻抗匹配；以及光学信号路径，该光学信号路径被配置为在该光电二极管处于该第二模式时使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于该第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射该光电二极管，该天线辐射元件被配置为在该光电二极管处于该第一模式时反射处于该频率的无线信号。
120.根据另一实施方案，该电子设备包括：光学调制器，该光学调制器沿该光学信号路径插置并且被配置为在该光电二极管处于该第二模式时将无线数据调制到该第二光学lo信号上，该天线辐射元件被配置为在该光电二极管处于该第二模式时发射处于大于或等于100ghz的频率的附加无线信号。
121.根据另一实施方案，该光学调制器包括马赫-曾德尔调制器(mzm)。
122.根据另一实施方案，该控制信号包括第一偏置电压和与该第一偏置电压不同的第二偏置电压，该光电二极管被配置为在处于该第二模式时接收该第一偏置电压，并且该光电二极管被配置为在该光电二极管接收该第二偏置电压时使用该天线辐射元件接收处于大于或等于100ghz的附加频率的附加无线信号。
123.根据另一实施方案，该天线辐射元件被配置为在该光电二极管处于该第二模式时接收处于大于或等于100ghz的附加频率的附加无线信号。
124.根据另一实施方案，当该光电二极管处于该第一模式时，该第一光学lo信号和该第二光学lo信号不照射该光电二极管。
125.根据另一实施方案，该光电二极管包括单行载波光电二极管(utc pd)。
126.根据另一实施方案，该光电二极管包括pin光电二极管。
127.根据另一实施方案，该光电二极管包括石墨烯次层。
128.根据另一实施方案，该电子设备包括：一个或多个处理器；以及相控天线阵列，该相控天线阵列包括该天线辐射元件和该光电二极管，该一个或多个处理器被配置为在该光电二极管处于该第一模式时控制该相控天线阵列来形成处于该频率的由天线辐射元件反射的这些无线信号的在所选择波束指向方向上的信号波束。
129.根据另一实施方案，该电子设备包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器被
配置为通过使用该控制信号随时间改变该输入阻抗与该输出阻抗之间的失配量来对由该天线辐射元件反射的这些无线信号执行空间-时间编码。
130.根据另一实施方案，该电子设备包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为使用该控制信号对由该天线辐射元件反射的这些无线信号施予所选择相移、频移或偏振改变。
131.根据另一实施方案，该电子设备包括：太赫兹透镜，该太赫兹透镜与该天线辐射元件重叠。
132.根据实施方案，提供了一种操作电子设备的方法，该电子设备具有天线阵列，该天线阵列包括天线辐射元件以及耦接到这些天线辐射元件的光电二极管，该方法包括：利用这些光电二极管，在使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于该第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射该光电二极管时，在该天线辐射元件上生成电流，该天线辐射元件发射处于大于或等于100ghz的频率的第一无线信号；以及利用这些天线辐射元件，在这些光电二极管被控制以表现出在该频率下相对于这些天线辐射元件的输入阻抗失配的一个或多个输出阻抗时，反射处于该频率的第二无线信号。
133.根据另一实施方案，该方法包括：利用一个或多个处理器，跨该阵列改变这些光电二极管的输出阻抗。
134.根据另一实施方案，该方法包括：利用一个或多个处理器，通过改变这些光电二极管的输出阻抗来将信息编码在由这些天线辐射元件反射的这些第二无线信号中。
135.根据另一实施方案，该方法包括：利用一个或多个处理器，改变这些光电二极管的输出阻抗以形成由这些天线辐射元件反射的这些第二无线信号的在所选择波束指向方向上取向的信号波束。
136.根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：相控天线阵列；以及一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置为将该相控天线阵列置于第一模式、第二模式或第三模式中，在该第一模式中该相控天线阵列被配置为发射第一无线信号，在该第二模式中该相控天线阵列被配置为接收第二无线信号，在该第三模式中该相控天线阵列被配置为反射入射到该相控天线阵列上的第三无线信号。
137.根据另一实施方案，该第一无线信号、该第二无线信号和该第三无线信号处于小于100ghz的频率。
138.根据另一实施方案，该第一无线信号、该第二无线信号和该第三无线信号处于大于或等于100ghz的频率。
139.前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

技术特征：

1.一种电子设备，包括：天线辐射元件，所述天线辐射元件具有输入阻抗；光电二极管，所述光电二极管耦接到所述天线辐射元件并且具有输出阻抗，所述光电二极管被配置为接收将所述光电二极管置于第一模式或第二模式中的所选择模式中的控制信号，在所述第一模式中所述输入阻抗在大于或等于100ghz的频率下相对于所述输出阻抗失配，在所述第二模式中所述输入阻抗在所述频率下与所述输出阻抗匹配；和光学信号路径，所述光学信号路径被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于所述第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射所述光电二极管，所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第一模式时反射处于所述频率的无线信号。2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：光学调制器，所述光学调制器沿所述光学信号路径插置并且被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时将无线数据调制到所述第二光学lo信号上，其中所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时发射处于大于或等于100ghz的频率的附加无线信号。3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述光学调制器包括马赫-曾德尔调制器(mzm)。4.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述控制信号包括第一偏置电压和与所述第一偏置电压不同的第二偏置电压，所述光电二极管被配置为在处于所述第二模式时接收所述第一偏置电压，并且所述光电二极管被配置为在所述光电二极管接收所述第二偏置电压时使用所述天线辐射元件接收处于大于或等于100ghz的附加频率的附加无线信号。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述天线辐射元件被配置为在所述光电二极管处于所述第二模式时接收处于大于或等于100ghz的附加频率的附加无线信号。6.根据权利要求1所述的电子设备，其中当所述光电二极管处于所述第一模式时，所述第一光学lo信号和所述第二光学lo信号不照射所述光电二极管。7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括单行载波光电二极管(utc pd)。8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括pin光电二极管。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电二极管包括石墨烯次层。10.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：一个或多个处理器；和相控天线阵列，所述相控天线阵列包括所述天线辐射元件和所述光电二极管，其中所述一个或多个处理器被配置为在所述光电二极管处于所述第一模式时控制所述相控天线阵列来形成处于所述频率的由天线辐射元件反射的所述无线信号的在所选择波束指向方向上的信号波束。11.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为通过使用所述控制信号随时间改变所述输入阻抗与所述输出阻抗之间的失配量来对由所述天线辐射元件反射的所述无线信号执行空间-时间编码。
12.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为使用所述控制信号对由所述天线辐射元件反射的所述无线信号施予所选择相移、频移或偏振改变。13.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：太赫兹透镜，所述太赫兹透镜与所述天线辐射元件重叠。14.一种操作电子设备的方法，所述电子设备具有天线阵列，所述天线阵列包括天线辐射元件以及耦接到所述天线辐射元件的光电二极管，所述方法包括：利用所述光电二极管，在使用第一光学本地振荡器(lo)信号和在波长上相对于所述第一光学lo信号偏移的第二光学lo信号照射所述光电二极管时，在所述天线辐射元件上生成电流，所述天线辐射元件发射处于大于或等于100ghz的频率的第一无线信号；以及利用所述天线辐射元件，在所述光电二极管被控制以表现出在所述频率下相对于所述天线辐射元件的输入阻抗失配的一个或多个输出阻抗时，反射处于所述频率的第二无线信号。15.根据权利要求14所述的方法，还包括：利用一个或多个处理器，跨所述阵列改变所述光电二极管的输出阻抗。16.根据权利要求14所述的方法，还包括：利用一个或多个处理器，通过改变所述光电二极管的输出阻抗来将信息编码在由所述天线辐射元件反射的所述第二无线信号中。17.根据权利要求14所述的方法，还包括：利用一个或多个处理器，改变所述光电二极管的输出阻抗以形成由所述天线辐射元件反射的所述第二无线信号的在所选择波束指向方向上取向的信号波束。18.一种电子设备，包括：相控天线阵列，和一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为将所述相控天线阵列置于第一模式、第二模式或第三模式中，在所述第一模式中所述相控天线阵列被配置为发射第一无线信号，在所述第二模式中所述相控天线阵列被配置为接收第二无线信号，在所述第三模式中所述相控天线阵列被配置为反射入射到所述相控天线阵列上的第三无线信号。19.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述第一无线信号、所述第二无线信号和所述第三无线信号处于小于100ghz的频率。20.根据权利要求18所述的电子设备，其中所述第一无线信号、所述第二无线信号和所述第三无线信号处于大于或等于100ghz的频率。

技术总结

本公开涉及具有高频反射天线阵列的电子设备。一种电子设备可包括传送处于大于100GHz的频率的无线信号的基于光子的相控天线阵列。在发射模式下，该阵列可使用第一光学信号和第二光学信号发射信号。在接收模式下，该阵列可使用这些光学信号接收信号。在无源模式下，该阵列可将入射无线信号反射为反射信号。该阵列中的光电二极管可被控制以表现出相对于该阵列中的辐射元件的输入阻抗失配的输出阻抗。不同失配可跨该阵列或作为时间的函数使用，以对这些反射信号施予不同的相移和/或频移。这些相移可用于将信息编码到这些反射信号中和/或用于形成这些反射信号的信号波束。用于形成这些反射信号的信号波束。用于形成这些反射信号的信号波束。