本发明专利技术是一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置及方法，测试装置包括上基板、液晶层和下基板，辐射贴片印刷于上基板下方，金属地印刷于下基板上方，第一取向层旋涂于上基板下方，第二取向层旋涂于下基板上方，金属地、上基板、设置在金属地与辐射贴片之间的垫片和待测液晶构成液晶层，直流电压信号正负极分别加于辐射贴片及金属地上，用于给灌注在液晶层中的液晶加偏压。测试方法为准备包含带测量液晶的测试装置，将直流电压源正负极连接辐射贴片和金属地，将装置接入波导铜轴转换器，装置的上基板表面对应接入波导口。该测试装置应用于对液晶介电常数的测量中，结构简单且测量精度较高。且测量精度较高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置及方法
[0001]本专利技术属于液晶器件
，具体的说是涉及一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置及方法。
技术介绍
[0002]通过对液晶施加偏压，可以使得液晶分子发生旋转，从而液晶的介电常数表现为可调的特性。不同的液晶材料有不同的介电常数可调范围Δε。公式Δε＝ε
||
‑
ε
⊥
(1)，其中ε
||
为液晶分子长轴与电场方向平行时液晶的介电常数，ε
⊥
为液晶分子长轴与电场方向垂直时液晶的介电常数。液晶材料的介电常数调谐与工作频率密切相关。因其介电常数可调的特性，成为了可调微波器件理想的调谐材料。传统的机械调谐的笨重且效率低，基于电子元件调谐的工作频率又受限。液晶材料的使用解决了上述两种调谐技术的问题，它使得器件更加的便携，且适用于高频段。由于在外加偏压下液晶介电常数变化是连续的，而不是离散的，这使得微波器件的特性变化也是连续的。
[0003]随着微波器件和通信技术的不断发展，对于高精度的微波器件的需求也越来越大，这使得对于液晶材料的使用不在满足于对某一宽频段上的介电常数大致可调范围的知晓，而是倾向于知晓特定频率或频段范围下的液晶介电常数精确变化范围。传统测量液晶介电常数的方法是谐振法，通过仿真器件在不同介电常数下的谐振频点，得到器件的谐振频点与介电常数曲线，再通过测试得到不同电压下的器件的谐振频点，最后通过拟合得到液晶在这一频段上介电常数大致可调范围。
技术实现思路
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置及方法，以简单的测试装置测得液晶在特定频率或频段下的介电常数。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术是一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置，包括上基板、液晶层和下基板，辐射贴片印刷于上基板下方，金属地印刷于下基板上方，第一取向层旋涂于上基板下方，第二取向层旋涂于下基板上方，第一取向层和第二取向层用于液晶的初始取向，金属地、上基板、设置在金属地与辐射贴片之间的垫片和待测液晶构成液晶层，直流电压信号正负极分别加于辐射贴片及金属地上，用于给灌注在液晶层中的液晶加偏压，将装置接入波导铜轴转换器，装置的上基板表面对应接入波导口，如装置尺寸与波导铜轴转换器的波导内径不同，可接入渐变波导。
[0007]辐射贴片应尽量覆盖液晶层的上表面，减小因施加偏压后的液晶层内的待测液晶无法均匀受到电场作用的影响，而导致的所测待测液晶最大介电常数略小于实际待测液晶的ε||值的结果。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：辐射贴片为具有长方形结构或圆形结构或十字形结构或圆环形结构或方环型结构或开口环的谐振结构或所述辐射贴片为多种谐振结构组合
的多谐振结构贴片，不同的2辐射贴片尺寸或形状提供不 同的电磁波反射相位。
[0009]本专利技术是一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试方法，包括如下 步骤：
[0010]步骤1：准备包含带测量液晶的测试装置，将直流电压源正负极连接辐射 贴片和金属地，将测试装置接入波导铜轴转换器，测试装置的上基板表面对 应接入波导口，
[0011]步骤2：使用矢量网络分析仪，将矢量网络分析仪的输入端接入步骤1中 的所述波导铜轴转换器；
[0012]步骤3：使直流电压源的电压数值调成0V，记录矢量网络分析仪屏幕上 的所需频率反射相位值；
[0013]步骤4：使直流电压源的电压数值调成大于或等于所测液晶的饱和电压 值，记录矢量网络分析仪屏幕上的所需频率反射相位值；
[0014]步骤5：使步骤3和步骤4的电压数值对应的反射相位值相减，得到此测 试装置在所需频率下的反射相位差；
[0015]步骤6：使所述直流电压源的电压数值调成在0V和饱和电压间得到所需 频率的各个电压对应的反射相位，从而得到反射相位与电压变化曲线；
[0016]步骤7：改变测试装置的辐射贴片尺寸或结构，得到不同辐射贴片的测试 装置；
[0017]步骤8：重复步骤1
‑
6得到多组不同辐射贴片的测试装置在相同所需频率 下的反射相位差和对应的反射相位与电压变化曲线；
[0018]步骤9：采用模拟仿真方法得到不同辐射贴片的测试装置在相同所需频率 下的液晶介电常数与反射相位曲线，再与测试得到的多组不同辐射贴片的测 试装置在相同所需频率下的反射相位差比较，找出满足所有反射相位差值的 液晶介电常数与反射相位曲线段，找出曲线段对应的液晶介电常数最小值作 为液晶短轴方向的介电常数，最大值对应的液晶介电常数作为液晶长轴方向 的介电常数，由此能够确定待测液晶的介电常数最小值，则在0V和饱和电压 间的各个电压对应的介电常数值也可根据反射相位差确定。
[0019]基于上述技术方案，利用射频仿真软件建立测试装置模型，采用波导模 拟法(wave port、对称边界)进行仿真，仿真得到该测试装置的反射相位与 介电常数变化曲线。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术的测试装置能较精确的测得液晶在特定频率或频段下的介电常 数。
[0022]2、本专利技术提供的测试装置能够通过常规的半导体工艺实现，结构简单， 易于操作。
[0023]3、本专利技术通过适当增加仿真与测试数据的组数能够提高液晶介电常数的 精度和可靠度。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例所提供的测试装置的侧视图。
[0025]图2是本专利技术实施例所提供的测试装置的辐射贴片图。
[0026]图3是本专利技术实施例提供的不同辐射贴片尺寸测试装置假设的在28GHz 下的反射相位与外加偏压的理想变化曲线；
[0027]图4是本专利技术实施例提供的不同辐射贴片尺寸测试装置在28GHz下的液 晶介电常数与反射相位仿真曲线。
[0028]图5是本专利技术实施例所提供的测量方法的基本流程图。
具体实施方式
[0029]以下将以图式揭露本专利技术的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的 细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用 以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节 是非必要的。
[0030]如图1
‑
2所示，本专利技术是一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装 置，所述测试装置为等长宽的长方体，长宽的尺寸不大于0.5λ，其中，λ为所 述测试装置的工作波长。该测试装置包括上基板1、辐射贴片2、垫片3、第 一取向层4、液晶层5、第二取向层6、金属地7、下基板8。辐射贴片2印刷 于所述上基板1下方，金属地7印刷于所述下基板8上方，第一取向层4旋 涂于所述上基板1下方，第二取向层6旋涂于所述下基板8上方，用于液晶 的初始取向，所述金属地7、所述上基板1、设置在所述金属地7与所述辐射 贴片2之间的垫片3和待测液晶构成液晶层5，直流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置，包括上基板(1)、液晶层(5)和下基板(8)，其特征在于：辐射贴片(2)印刷于所述上基板(1)下方，金属地(7)印刷于所述下基板(8)上方，第一取向层(4)旋涂于所述上基板(1)下方，第二取向层(6)旋涂于所述下基板(8)上方，所述金属地(7)、所述上基板(1)、设置在所述金属地(7)与所述辐射贴片(2)之间的垫片(3)和待测液晶构成液晶层(5)，直流电压信号正负极分别加于辐射贴片(2)及金属地(7)上，用于给灌注在所述液晶层(5)中的液晶加偏压。2.根据权利要求1所述一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置，其特征在于：所述辐射贴片(2)为具有长方形结构或圆形结构或十字形结构或圆环形结构或方环型结构或开口环的谐振结构或所述辐射贴片(2)为多种谐振结构组合的多谐振结构贴片。3.根据权利要求1所述一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置，其特征在于：所述取向层(4)相对于所述上基板(1)平行设置或交叉设置。4.根据权利要求1所述一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试装置，其特征在于：所述测试装置为等长宽的长方体，长宽的尺寸不大于0.5λ，其中，λ为所述测试装置的工作波长。5.一种基于反射相位差测量液晶介电常数的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括如下步骤：步骤1：准备包含带测量液晶的测试装置，将直流电压源正负极连接辐射贴片(2)和金属地(7)，将测试装置接入波导铜轴转换器，测试装置的上基板(1)表面对应接入波导口，步骤2：使用矢量网络分析仪，将矢量网络分析仪的输入端接入步骤1中的所述波导铜轴转换器；步骤3：使直流电压源的电压数值调成0V，记录矢量网络分析仪屏幕上的所需频率反射相位值；步骤4：使直流电压源的电压数值调成大于或等于所测液晶的饱和电压值，记录矢量网络分析仪屏幕上的所需频率反射相位值；步骤5：使步骤3和步骤4的电压数值对应的反射相位值相减，得到此测试装置在所需频率下的反射相位差；步骤6：使所述直流电压源的电压数值调成在0V和饱和电压间得到所需频率的各个电压对应的反射相位，从而得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：于映，花磊，严静，李雁，蒋赟昱，
申请(专利权)人：江苏鼎汇智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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