发明创造名称：一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线
外观设计名称：
决定号：193195
决定日：2019-10-24
委内编号：1F278514
优先权日：
申请（专利）号：201610098884.8
申请日：2016-02-23
复审请求人：电子科技大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘炯
合议组组长：冉建国
参审员：魏玲
国际分类号：H01Q3/44(2006.01),H01Q1/22(2006.01),H01Q1/50(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求与作为最接近的现有技术的对比文件之间存在多个区别特征，其他对比文件给出了应用部分区别特征的技术启示，其余区别特征属于本领域的公知常识，则该权利要求的技术方案对本领域的技术人员是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610098884.8，名称为“一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线”的发明专利申请（下称“本申请”）。申请人为电子科技大学。本申请的申请日为2016年02月23日，公开日为2016年08月24日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年01月11日发出驳回决定，驳回了本申请，驳回决定中引用了以下两篇对比文件：
对比文件1：Arshad Mehmood 等，“Dielectric Resonator Antenna Phased Array with Liquid Crystal Based Phase Shifters”，公开日为2014年04月11日；
对比文件2：L.Liu 等，“Liquid crystal tunable microstrip patch antenna”，公开日为2008年09月25日。
驳回决定的理由是：（1）权利要求1相对于对比文件1、2和本领域惯用手段的结合，不具备专利法第22条第3条规定的创造性。（2）从属权利要求2的附加特征被对比文件1公开；从属权利要求3的附加特征为本领域惯用手段。因此，从属权利要求2-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2016年02月23日提交的权利要求第1-3项，说明书第[0001]-[0021]段，说明书附图图1-6，说明书摘要、摘要附图。驳回决定所针对的权利要求1-3内容如下：
“1. 一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，该天线包括：液晶移相器，液晶微带天线；所述液晶移相器包括：上层玻璃基板、一条或多条蛇形金属延迟线、液晶材料、金属地板、液晶封装结构，其中蛇形金属延迟线位于上层玻璃基板的下表面，且蛇形金属延迟线的末端为直线，其中的一端与玻璃基板齐平用于馈电，上层玻璃基板与金属地板之间设置液晶材料，液晶封装结构位于液晶移相器四周用于密封液晶材料；所述液晶微带天线包括：金属地板、液晶材料、一片或多片作为天线辐射单元的金属贴片，数量与蛇形金属延迟线条数相同、下层玻璃基板、液晶封装结构，其中金属贴片位于下层玻璃基板的上表面，金属地板与下层玻璃基板之间设置液晶材料，液晶封装结构位于天线四周用于密封液晶材料；所述液晶移相器位于液晶微带天线上方，且共用同一金属地板，其中液晶微带天线中的金属贴片是由上层的蛇形金属延迟线进行缝隙耦合馈电，缝隙开于蛇形金属延迟线末端直线正下方的金属地板上。
2. 如权利要求1所述的一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，其特征在于所述液晶移相器中蛇形金属延迟线的条数为4条，蛇形金属延迟线相同侧的末端通过一分四功分器连接，从一分四功分器进行馈电；相应的在液晶微带天线中对应设置有4片金属贴片。
3. 如权利要求1所述的一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，其特征在于所述液晶材料型号为TUD-566、E7、K15、5CB液晶材料中的任意一种。”
申请人（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服，于2019年04月04日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书。复审请求人在独立权利要求1中增加特征“所述基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，在微带带条和金属地板之间，金属地板和金属贴片之间各加偏置电压，以此对液晶实施加电调控，在蛇形金属延迟线和金属地板之间加偏置电压，加电后液晶的内部分子结构排列发生改变，因液晶的介电常数各向异性，所以其介电常数也发生了改变，通过对各个蛇形金属延迟线加电的不同，使得各个蛇形金属延迟线下的液晶的介电常数不同，使其具有不同的相位，从而使得波束发生偏转，达到方向图可重构；而微带贴片天线的中间介质层介电常数变化会导致其谐振频点发生偏移，从而达到频率可重构的目的；仿真结果证明通过对液晶材料的电调控可以实现频率和方向图可重构天线的频率连续可调及波束偏转；所述基于液晶材料的频率和方向图可重构天线的天线方向图偏转为接近±30°”。复审请求人认为：（1）对比文件中不具有修改后的权利要求1中新增的内容，对比文件1中通过改变液晶层的介电常数，波束指向发生逆转，并未言明如何改变介电常数，且对比文件1无法对频率实现可重构，对比文件2中仅在贴片和地之间添加直流偏置电压，与本申请不同；而本申请通过在微带带条和金属贴片之间，金属地板和金属贴片之间各加偏置电压，对液晶实施加电调控，通过对各个延迟线加电的不同，使得各个延迟线下的液晶的介电常数不同来实现方向图可重构及频率可重构；（2）修改后的权利要求1中蛇形金属延迟线的条数可以是一条或多条，这是根据所涉及的天线所需的性能经过推导和仿真优化确定的，不仅是取决于单元数目，更取决于单元之间的间隙；而对比文件1中仅仅可以为四条，两者结构不同；（3）修改后的权利要求1中可重构天线方向图偏转为接近±30°，而对比文件1中仅可正向偏转37°，两者效果不同。提交复审请求时新修改的权利要求1的内容如下：
“1. 一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，该天线包括：液晶移相器，液晶微带天线；所述液晶移相器包括：上层玻璃基板、一条或多条蛇形金属延迟线、液晶材料、金属地板、液晶封装结构，其中蛇形金属延迟线位于上层玻璃基板的下表面，且蛇形金属延迟线的末端为直线，其中的一端与玻璃基板齐平用于馈电，上层玻璃基板与金属地板之间设置液晶材料，液晶封装结构位于液晶移相器四周用于密封液晶材料；所述液晶微带天线包括：金属地板、液晶材料、一片或多片作为天线辐射单元的金属贴片，数量与蛇形金属延迟线条数相同、下层玻璃基板、液晶封装结构，其中金属贴片位于下层玻璃基板的上表面，金属地板与下层玻璃基板之间设置液晶材料，液晶封装结构位于天线四周用于密封液晶材料；所述液晶移相器位于液晶微带天线上方，且共用同一金属地板，其中液晶微带天线中的金属贴片是由上层的蛇形金属延迟线进行缝隙耦合馈电，缝隙开于蛇形金属延迟线末端直线正下方的金属地板上；
所述基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，在微带带条和金属地板之间，金属地板和金属贴片之间各加偏置电压，以此对液晶实施加电调控，在蛇形金属延迟线和金属地板之间加偏置电压，加电后液晶的内部分子结构排列发生改变，因液晶的介电常数各向异性，所以其介电常数也发生了改变，通过对各个蛇形金属延迟线加电的不同，使得各个蛇形金属延迟线下的液晶的介电常数不同，使其具有不同的相位，从而使得波束发生偏转，达到方向图可重构；而微带贴片天线的中间介质层介电常数变化会导致其谐振频点发生偏移，从而达到频率可重构的目的；仿真结果证明通过对液晶材料的电调控可以实现频率和方向图可重构天线的频率连续可调及波束偏转；
所述基于液晶材料的频率和方向图可重构天线的天线方向图偏转为接近±30°。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月18日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为：相应的技术特征被对比文件1、2公开，或者给出了相应的技术启示，本领域技术人员在上述技术启示下容易得出本申请请求保护的技术方案。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年07月05日向复审请求人发出复审通知书，该复审通知书依据的审查文本为：2019年04月04日提交的权利要求书第1-3项，申请日2016年02月23日提交的说明书摘要、摘要附图，说明书第[0001]-[0021]段、说明书附图图1-6；引用了驳回决定中引用的对比文件1、2，复审通知书指出：权利要求1-3相对于对比文件1、2和本领域惯用手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人在复审请求书中所提出的陈述意见，合议组认为：（1）首先，根据本申请权利要求书和说明书的记载，方向图可重构或频率可重构的实现不是由于微带带条和金属地板之间、金属地板和金属贴片之间同时添加了偏置电压而实现的，而是由于蛇形金属延迟线（即微带带条）和金属地板之间施加偏置电压实现了方向图可重构，金属地板和金属贴片之间施加偏置电压实现了频率可重构。其次，针对在蛇形金属延迟线和金属地板之间施加偏置电压实现方向图可重构，对比文件1公开了“通过在馈电网络分支和接地电极之间施加不同的偏置电压来实现相移；通过分别改变单个IMSL分支下的LC介电常数来模拟阵列元件之间的差分相移，表I列出了转向阵列的不同波束方向的增益和旁瓣电平”。显然，对比文件1公开了在馈电网络和金属地板之间添加不同的偏置电压使得单个IMSL分支下的液晶介电常数不同以产生相移从而实现方向图可重构，这与本申请实现方向图可重构的原理是一致的。再次，针对在金属地板和金属贴片之间施加偏置电压实现频率可重构，对比文件2公开了“在金属贴片和接地板之间添加偏置电压；图2显示了三种LC偏压状态（0，5和10 V）的贴片天线的模拟和测量回波损耗，频率从5.75 GHz变为5.3 GHz，并且根据附图2可以看出，偏置电压的变化引起介电常数的变化”。显然，对比文件2公开了在贴片和接地面之间添加偏置电压引起介电常数的变化从而实现频率可重构，这与本申请实现频率可重构的原理是一致的。最后，《平面结构的超宽带振子天线理论与应用》（吴琦等编著，北京理工大学出版社，2013年11月）在第3.1.3节的第1节“可重构天线技术”中记载了：可重构天线按功能一般可分为以下几类：第一类是天线辐射方向图不变，但工作频带可以改变的天线，可变宽频带或多频段工作；第二类是天线工作频带不变，但辐射方向图可以改变的天线；第三类是能够同时改变天线工作频带和辐射方向图的重构天线。由此可知，频率和方向图可重构天线是非常常见的一种可重构天线形式，本领域技术人员在面临调整天线形式以实现频率可重构时，有动机将对比文件2的内容应用到对比文件1中。（2）首先，权利要求1中记载“通过对各个蛇形金属延迟线加电的不同，使得各个蛇形金属延迟线下的液晶的介电常数不同，使其具有不同的相位，从而使得波束发生偏转，达到方向图可重构”，而当延迟线只有一条时，无法实现各个延迟线加电的不同。显然，在蛇形金属延迟线设置为一条时，当前权利要求1中的记载存在前后矛盾。其次，对比文件1公开了“首先通过表征独立移相器来确定电压，如图9所示。该移相器恰好是馈电网络的一个分支，使用最大施加电压时，实现的最大差分相移量为ΔΦ= 200°，如图10所示”。显然，对比文件1公开了独立移相器可以实现差分相移量，因此，仅使用一条延迟线可以实现单个辐射单元的方向图可重构，是基于对比文件1公开的上述结构可以合理预期的结果。（3）对比文件1公开了“图11显示了原型的不同波束指向，实现了近±25°的波束转向角，这成功地证明了该天线阵列的波束控制能力”，显然，对比文件1公开了方向图可重构天线可以实现双向偏转。通过调整相应的参数，使得方向图的可重构天线偏转接近±30°，是本领域惯用手段。
复审请求人于2019年08月20日提交了意见陈述书，但未对申请文件进行任何修改。复审请求人除了继续坚持复审请求中的意见外，还进一步认为：（1）本领域技术人员在了解了独立移相器可以实现差分相移量的基础上，还需要考虑间隙这个至关重要的因素，由此无法得出使用一条延迟线可以实现单个辐射单元的方向图可重构这个特征，因此，本申请不是容易想到的。（2）对比文件1和2均只涉及到如何实现方向图可重构，或者只涉及到如何实现频率可重构，本申请的技术方案限定了既实现方向图可调整又实现频率可调整，并且审查员举证的《平面结构的超宽带振子天线理论与应用》中提及了可以实现两方面的调整，但并不代表真正实现了，两者结合也不是本领域技术人员容易想到的，因此，权利要求1具有非显而易见性。（3）对比文件1公开了实现±25°的波束转角，其效果不如本申请中的±30°。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审程序中，复审请求人于2019年04月04日提出复审请求时提交了权利要求书的修改替换页。经审查，其对权利要求书的修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定针对的文本为：2019年04月04日提交的权利要求书第1-3项，申请日2016年02月23日提交的说明书摘要、摘要附图，说明书第[0001]-[0021]段、说明书附图图1-6。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
本复审请求审查决定引用的对比文件与驳回决定、复审通知书所引用的对比文件相同，即：
对比文件1：Arshad Mehmood 等，“Dielectric Resonator Antenna Phased Array with Liquid Crystal Based Phase Shifters”，公开日为2014年04月11日；
对比文件2：L.Liu 等，“Liquid crystal tunable microstrip patch antenna”，公开日为2008年09月25日。
1）权利要求1请求保护一种基于液晶材料的频率和方向图可重构天线，对比文件1公开了一种基于液晶移相器的介质谐振器天线阵列，并具体公开了如下特征（参见第2436-2439页）：天线包括上下两块玻璃基板，在底部玻璃基板（相当于权利要求1中的液晶移相器的上层玻璃基板）上表面设置有微带线馈电网络（相当于权利要求1中的液晶移相器的多条蛇形金属延迟线），馈电网络上方为液晶材料层和地板（本领域技术人员可以直接地、毫无疑义地确定出来该地板即为金属地板），且液晶材料位于玻璃基板和地板之间（相当于权利要求1中的液晶移相器的液晶材料、金属地板，上层玻璃基板与金属地板之间设置液晶材料），为了填充液晶材料，基板周围被胶粘接，当液晶材料被填充进空腔之后，该结构完全密封以防止液晶泄露（相当于权利要求1中的位于液晶移相器四周用于密封液晶材料的液晶封装结构）；根据图2（b）可以看出，位于底部玻璃基板上表面的微带线馈电网络由4条末端为直线的蛇形金属延迟线组成，且延迟线的一端与玻璃基板齐平用于馈电（相当于权利要求1中的蛇形金属延迟线位于上层玻璃基板的下表面，且蛇形金属延迟线的末端为直线，其中的一端与玻璃基板齐平用于馈电）；在顶部玻璃基板（相当于权利要求1中的天线的下层玻璃基板）下表面，具有一个带槽的接地板，介质谐振天线元件（相当于权利要求1中的多个天线辐射单元）设置在顶部玻璃基板上表面，且根据图1-2可以看出，天线元件数目和延迟线数目相同（相当于权利要求1中数量与蛇形金属延迟线条数相同的多个天线辐射单元），微带线馈电网络中能量通过地板上H型槽耦合到天线中，根据附图2（a）、2（b）可以看出，H型槽位于蛇形金属延迟线末端直线正上方的金属地板上（相当于权利要求1中的液晶天线中的金属贴片是由上层的蛇形金属延迟线进行缝隙耦合馈电，缝隙开于蛇形金属延迟线末端直线正下方的金属地板上），可以看出，液晶移相器和天线共用同一金属地板（相当于权利要求1中的液晶移相器和天线共用同一金属地板）；根据附图4可以看出，通过改变液晶层的介电常数，波束指向发生偏转（相当于权利要求1中的方向图可重构）；通过在辐射元件之间应用差分相移来测试原型的波束控制能力，相移可通过在微带馈电网络分支和接地电极之间施加不同的偏置电压来实现，通过改变IMSL分支下的LC介电常数来模拟阵列元件之间的差分相移，表I示出了转向阵列的不同波束方向的增益和旁瓣电平（由此本领域技术人员可以直接地、毫无疑义地确定出来在蛇形金属延迟线和金属地板之间施加不同的偏置电压，可使得单个IMSL分支下的液晶介电常数不同，由此产生相移以实现方向图可重构；另外，在施加偏置电压导致液晶介电常数不同时，必然引起液晶的内部分子结构排列发生变化）；附图11示出原型的不同波束指向，其实现了接近±25°波束转向角，这证明了该天线阵列的波束控制能力。
权利要求1请求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比较，其区别特征为：（1）权利要求1限定了延迟线和天线辐射单元的数目可以为1个；（2）天线类型及天线与移相器的相对位置不同，权利要求1的天线为液晶微带天线，辐射单元为金属贴片，位于下层玻璃基板上表面，另外还包括设置在金属地板与下层玻璃基板之间的液晶材料、位于天线四周用于密封液晶材料的液晶封装结构，并且液晶微带天线位于液晶移相器的下方，在金属地板和金属贴片之间加偏置电压，微带贴片天线的中间介质介电常数变化会导致其谐振频点发生偏移，从而达到频率可重构的目的；而对比文件1中天线辐射单元为介质谐振器天线，位于上层玻璃基板上表面，并且天线位于液晶移相器上方；（3）权利要求1限定了基于液晶材料的频率和方向图可重构天线方向图偏转为接近±30°。基于上述区别特征，该权利要求实际要解决的技术问题是：（1）如何优选延迟线和天线辐射单元的数目；（2）如何实现天线频率可重构及设置液晶移相器与天线相对位置；（3）如何设置方向图偏转角度。
对于上述区别特征（1），根据系统设置的需要，设置金属延迟线和辐射单元的数目为一个或多个，是本领域惯用手段。
对于上述区别特征（2），对比文件2公开了一种基于液晶的微带贴片天线，并具体公开了以下技术特征（参见第2-3段，附图1-2），附图1示出，天线包含三层玻璃基板，分别位于矩形金属贴片上方、下方以及地板下方，矩形金属贴片由微带线直接馈电，液晶材料层位于天线贴片下方，天线贴片直接与液晶接触以获得最大调谐范围，液晶材料层下方为金属地，三层结构用超级胶水密封（相当于权利要求1中的位于天线四周用于密封液晶材料的液晶封装结构）；在金属贴片和接地板之间添加偏置电压，通过调整电压的大小可以调整天线的谐振频率；图2显示了三种LC偏压状态（0，5和10 V）的贴片天线的模拟和测量回波损耗，频率从5.75 GHz变为5.3 GHz，并且根据附图2可以看出，偏置电压的变化引起介电常数的变化。显然，对比文件2公开了以矩形金属贴片为辐射单元，在天线和接地面之间填充液晶材料，并在贴片和接地面之间添加偏置电压引起介电常数的变化从而实现频率可重构，同时设置液晶封装结构的特征，上述特征在对比文件2中所起的作用与本申请相同，都是为了实现频率可重构天线。另外，根据设置的需要，调整液晶移相器和天线的相对位置使得液晶微带天线位于液晶移相器下方，是本领域惯用手段。
对于上述区别特征（3），对比文件1公开了波束转向角可为±25°，显然，对比文件1给出了方向图可重头天线可实现双向偏转的技术启示，根据系统设置的需要，调整相应参数，设置天线方向图偏转为接近±30°，是本领域惯用手段。
由此可知，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域惯用手段得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，因此，该权利要求不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2）权利要求2引用权利要求1，对比文件1公开了（参见第2436-2437页，附图2）：根据图2（b）可以看出，蛇形金属延迟线的条数为4条，蛇形金属延迟线相同侧的末端通过一分四功分器连接，从一分四功分器进行馈电；液晶天线的数目与金属延迟线相同，为4个。显然，该权利要求的附加技术特征被对比文件1公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3）权利要求3引用权利要求1，液晶材料型号为TUD-566、E7、K15、5CB液晶材料是本领域常见的液晶型号，根据设置的需要，选择液晶材料型号为TUD-566、E7、K15、5CB中的任意一种，是本领域的惯用手段。因此，在其引用的权利要求不具备创造性时，该权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人的复审陈述的答复
首先，对于复审请求人在答复复审通知书的意见陈述中与复审请求中相同意见，合议组基于复审通知书中的相同理由，其意见不予支持。
其次，针对其新增的进一步意见，合议组认为：（1）首先，当前权利要求1中限定了“通过对各个蛇形金属延迟线加电的不同，使得各个蛇形金属延迟线下的液晶的介电常数不同，使其具有不同的相位，从而使得波束发生偏转，达到方向图可重构”，显然，对于辐射单元方向图可重构的实现，是基于蛇形金属延迟线与其线下的液晶的介电常数不同而产生的，上述限定了并没有任何关于“间隙”的限定，本领域技术人员也不能直接地、毫无疑义地确定出来“间隙”的具体含义，也不能直接地、毫无疑义地确定出来“间隙”是方向图可重构的至关重要的因素。其次，对比文件1公开了独立移相器可以实现差分相移量，由此，仅使用一条延迟线可以实现单个辐射单元的方向图可重构，是基于对比文件1公开的上述结构可以合理预期的结果。因此，本领域技术人员在了解了独立移相器可以实现差分相移量的基础上，容易想到使用一条延迟线可以实现单个辐射单元的方向图可重构这个特征。
（2）基于前述有关权利要求1创造性的评述可知，对比文件1公开了如何实现方向图可重构，并且其公开的方向图可重构原理与本申请的原理相同；对比文件2公开了如何实现频率可重构，并且其公开的频率可重构原理与本申请的原理相同。本领域公知，同时实现方向图可重构和频率可重构，是可重构天线的常用的形式，具体参见《平面结构的超宽带振子天线理论与应用》（吴琦等编著，北京理工大学出版社，2013年11月）在第3.1.3节的第1节“可重构天线技术”中记载了：可重构天线按功能一般可分为以下几类：第一类是天线辐射方向图不变，但工作频带可以改变的天线，可变宽频带或多频段工作；第二类是天线工作频带不变，但辐射方向图可以改变的天线；第三类是能够同时改变天线工作频带和辐射方向图的重构天线。其中“第三类”已经明确指出了同时改变天线工作频带和辐射方向图的重构天线，为可重构天线技术的常用形式。由此可知，在对比文件1和对比文件2已经公开了方向图可重构和频率可重构具体的实现形式，以及同时实现方向图可重构以及频率可重构为本领域惯用手段的基础上，本领域技术人员容易想到将两者结合，并采用相应的实现形式。因此，权利要求1不具有非显而易见性。
（3）对比文件1已经公开了方向图可重构天线可以实现双向偏转，并且双向偏转角度为近±25°。通过调整相应的参数，使得方向图的可重构天线偏转接近±30°，是本领域惯用手段。另外，本申请中没有任何关于其方向图可重构天线偏转接近±30°的效果比近±25°好的记载，由此本领域技术人员不能直接地、毫无疑义地确定出来，本申请技术方案的效果更好。
综上，对于复审请求人的意见，合议组不予支持。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月11日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
