一种液晶微波调制器件制造技术

本实用新型专利技术为一种液晶微波调制器件。该器件组成包括n个结构相同的液晶盒和n路驱动电压信号源A，n=2~10；所述的液晶盒结构从上到下依次为：第一玻璃基板、第一ITO电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二ITO电极和第二玻璃基板；其中，液晶层中放置有球形树脂间隔子，所述的n个结构相同的液晶盒由上到下依次叠加，所述的n路驱动电压信号源A的组成为n个相互独立波形信号发生器，每个波形信号发生器分别与一个液晶盒对应连接。本实用新型专利技术在微波传播方向上每层液晶介电常数均能够根据用户设置的多路驱动电压信号改变并可以调整出射微波干涉和衍射结果。

Liquid crystal microwave modulation device

The utility model relates to a liquid crystal microwave modulation device. The device is composed of identical n LCD and N drive voltage signal source A, n=2~10; liquid crystal box structure from the top down: the first glass substrate, a first ITO electrode, a first alignment layer and liquid crystal layer, second layer and second ITO electrode and the orientation of the second glass substrate; the liquid crystal layer is arranged in the spherical resin spacer, liquid crystal cell of the n with the same structure from top to bottom overlay, components of the N drive voltage of A signal source for n independent signal generator, each waveform signal generator are respectively connected with a liquid crystal box connected to the corresponding. In the direction of microwave propagation, the liquid crystal dielectric constant of each layer can be changed according to the multi-channel driving voltage signal set by the user, and the output microwave interference and the diffraction result can be adjusted.

【技术实现步骤摘要】
一种液晶微波调制器件
：本技术设计的是液晶微波调制器件，能够调制宽范围频率下的微波特性，每个液晶层可以由不同的电压信号驱动，并获得不同的微波相移调制效果，多层液晶能够改变微波相移，使微波发生干涉或衍射现象，增强干涉中央主极大微波强度，可以应用到实际生产生活、智能天线和微波通信等领域。
技术介绍
：由于微波和光波原理类似，在满足相干条件：(1)波矢量存在相互平行的分量；(2)频率相同；(3)观察时间内各波束间的相位差保持恒定，就会发生微波干涉现象。在微波范围内，很多液晶材料依然保持相当大的介电各向异性，使得追求小体积，低重量，低成本，操作简单的微波调制器件成为可能。在智能天线、微波通信等
，需要能够调整微波的相位。例如，在相控阵天线中，应用可变相移器改变电扫描天线的主波束方向。现有技术已经通过组合液晶盒的光栅结构调制器件，成功实现了电压控制的微波波束调制器。但是采用铝条板的装置一方面采用大量金属，重量有待进一步降低，另一方面，铝条板在做薄以后更加容易变形。
技术实现思路
：为了在输入相同微波频率的前提下，提高输出的微波强度，并调制出丰富多样的微波波束，本技术提出了一种新型的基于液晶的多层结构微波调制器件。本技术使用玻璃作基板并在玻璃基板上镀氧化铟锡(ITO)电极来取代原有的铝条板，降低了器件的重量。此外，通过多个的并联，每个液晶盒之间相互独立，可以不用考虑不同液晶盒的相邻电极电压的影响，方便施加电压，每两个液晶盒之间使用与玻璃基板折射率相同的匹配液粘接在一起，方便增加器件包含的液晶层数。本技术的技术方案为：一种液晶微波调制器件，该器件组成包括n个结构相同的液晶盒和n路驱动电压信号源A，n＝2～10；所述的液晶盒结构从上到下依次为：第一玻璃基板、第一ITO电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二ITO电极和第二玻璃基板；其中，液晶层中放置有球形树脂间隔子，间隔子的直径等同于液晶层的厚度，均为10～70μm；两个取向层的宽度相同，两端设置有封框胶；第一玻璃基板和第一ITO电极右侧凸出第一取向层边缘2～5mm，凸出部分夹有第一金属夹，作为负电极引脚，方便对液晶盒施加驱动电压信号；同样，第二ITO电极和第二玻璃基板左侧凸出第二取向层边缘2～5mm，其凸出部分也夹有第二金属夹，作为正电极引脚；所述的n个结构相同的液晶盒由上到下依次叠加，每个液晶盒的第一金属夹均在右侧，第二金属夹均在左侧；n个液晶盒的分布为由上到下依次排列，上下间相邻的两个液晶盒之间使用与玻璃基板折射率相同的匹配液粘接在一起；所述的n路驱动电压信号源A的组成为n个相互独立波形信号发生器，每个波形信号发生器包括第一输出引脚和第二输出引脚；每个波形信号发生器分别与一个液晶盒对应连接，波形信号发生器的两个输出引脚分别与液晶盒的两个金属夹相连。所述的第一、第二取向层的材质均为聚酰亚胺(PI)材料，厚度为60～100nm。所述的球形树脂间隔子的材质为丙烯酸树脂。所述的封框胶为环氧树脂。所述的第一、第二玻璃基板的厚度均为0.2～1.1mm。所述的液晶微波调制器件的调制方法，为进行波长选择或波束方向调整；方法一：波长选择，包括以下步骤：首先，依次选择电压信号源A中1～n个信号发生器的输出波形为1KHz正弦交流信号；其次，依次调整所有信号发生器的电压旋钮并保持所有信号发生器输出的电压信号相同，利用矢量网络分析仪检测微波强度，直到所需波长对应的微波强度最大时停止电压调整，完成波长选择；或者，方法二：波束方向调整，包括以下步骤：将液晶微波调制器件中的n个液晶盒分成2～4组，每组液晶盒数量相同或不同，每组的液晶盒数量最少为两个；每组液晶盒对应的信号发生器初始输出电压设置为零，然后，①依次调整第1组液晶盒对应的信号发生器，调整对应液晶盒上的电压大小，同一组中的液晶盒设定相同的施加电压，其中，初始调整电压为0.01V，在调整电压的同时，使用矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度是否为零，是，则完成波束调整；②当不是0时，升高调整电压，再次使用矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度是否为零；是，则完成波束调整；如果还不为0，继续重复升高调整电压—使用矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度的步骤；其中，每次增加调整电压的步长为0.01V，最大调整电压为10V电压(该电压为液晶盒饱和电压)，直至矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度为零；③如果第1组所有信号发生器的输出电压超过10V且使用矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度不为零，则将第1组液晶盒对应的信号发生器的初始输出电压归零，然后调整第2组中信号发生器，改变施加对应液晶层的电压大小，其中，每次增加调整电压的步长为0.01V，最大调整电压为10V电压，使用矢量网络分析仪检测干涉主极大的微波强度是否为零；当微波强度为0时，波束调整终止；当不为0时，重复第1组的步骤；如果第2组所有信号发生器的输出电压超过10V且使用矢量网络分析仪检测，干涉主极大的微波强度不为零，则按照之前组的步骤依次调整后续组中的信号发生器，直至微波强度为0。本技术的有益效果为：本技术操作简单，器件可以灌注不同的液晶，方便使用以后可能出现的具有更高介电各向异性的液晶材料。采用的玻璃基板相对于铝条板密度更小，可使器件质量更轻，厚度最小已经能够达到0.20mm，玻璃硬度要高于纯铝的硬度，即使在基板采用0.20mm厚度的情况下，器件采用玻璃基板更不容易变形(玻璃密度相对于铝材密度更低，硬度更大，相同体积下可以减轻器件质量并减小器件形变。)。更重要的是液晶层的厚度最低仅为几个微米，可以大大降低驱动电压、提高液晶的响应速度，使微波调制的速度加快。玻璃基板表面可以定做不同取向以及不同锚定能来满足最佳微波调制效果需求。在微波传播方向上每层液晶介电常数均能够根据用户设置的多路驱动电压信号改变并可以调整出射微波干涉和衍射结果。由于玻璃密度(2.5x103kg/m3)比纯铝的密度(2.7x103kg/m3)低约7％，加上整个基板可以做到更薄(玻璃基板双层0.4mm，铝板1mm，更薄的铝板更容易变形)，总重量可以降低50％以上。由于通过多路驱动电压信号给多层液晶盒分别施加电压，各层液晶将在不同电场下产生不同的介电常数，当微波在液晶层中传播时，微波相位就会根据该层液晶的介电常数发生不同的变化，因此，出射微波的相位可以是相同的，也可以是不同的。当出射的波束满足相干条件时就会发生微波干涉和衍射现象，由此可以通过对该器件施加不同驱动电压信号产生丰富多样的微波波束。附图说明：图1本技术液晶微波调制器件的结构；图2本技术液晶微波调制器件单个液晶盒的正视图；图3本技术液晶微波调制器件波长选择时操作步骤；图4本技术液晶微波调制器件波束调整时操作步骤；图5实施例1的预扭曲角不同时微波单位长度相移随电压变化的理论曲线；图6实施例1的预倾角不同时微波单位长度相移随电压变化的理论曲线；图7实施例1的锚定能不同时微波单位长度相移随电压变化的理论曲线；图8实施例1的两列简谐波的叠加。具体实施方式：如图1，本技术所述的液晶微波调制器件，其组成包括多个结构相同的液晶盒(2到n，本实施例n为10。)和多路驱动电压信号源A。如图2，所述的液晶盒结构从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶微波调制器件，其特征为该器件组成包括n个结构相同的液晶盒和n路驱动电压信号源A，n=2~10；所述的液晶盒结构从上到下依次为：第一玻璃基板、第一ITO电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二ITO电极和第二玻璃基板；其中，液晶层中放置有球形树脂间隔子，间隔子的直径等同于液晶层的厚度，均为10~70μm；两个取向层的宽度相同，两端设置有封框胶；第一玻璃基板和第一ITO电极右侧凸出第一取向层边缘2~5mm，凸出部分夹有第一金属夹，作为负电极引脚，方便对液晶盒施加驱动电压信号；同样，第二ITO电极和第二玻璃基板左侧凸出第二取向层边缘2~5mm，其凸出部分也夹有第二金属夹，作为正电极引脚；所述的n个结构相同的液晶盒由上到下依次叠加，每个液晶盒的第一金属夹均在右侧，第二金属夹均在左侧；n个液晶盒的分布为由上到下依次排列，上下间相邻的两个液晶盒之间使用与玻璃基板折射率相同的匹配液粘接在一起；所述的n路驱动电压信号源A的组成为n个相互独立波形信号发生器，每个波形信号发生器包括第一输出引脚和第二输出引脚；每个波形信号发生器分别与一个液晶盒对应连接，波形信号发生器的两个输出引脚分别与液晶盒的两个金属夹相连。...

【技术特征摘要】
1.一种液晶微波调制器件，其特征为该器件组成包括n个结构相同的液晶盒和n路驱动电压信号源A，n=2~10；所述的液晶盒结构从上到下依次为：第一玻璃基板、第一ITO电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二ITO电极和第二玻璃基板；其中，液晶层中放置有球形树脂间隔子，间隔子的直径等同于液晶层的厚度，均为10~70μm；两个取向层的宽度相同，两端设置有封框胶；第一玻璃基板和第一ITO电极右侧凸出第一取向层边缘2~5mm，凸出部分夹有第一金属夹，作为负电极引脚，方便对液晶盒施加驱动电压信号；同样，第二ITO电极和第二玻璃基板左侧凸出第二取向层边缘2~5mm，其凸出部分也夹有第二金属夹，作为正电极引脚；所述的n个结构相同的液晶盒由上到下依次叠加，每个液晶盒的第一金属夹均在右侧，第二金属夹均在左侧；n个...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁瑞，叶文江，邢红玉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12