一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，包括信号层、基材层和接地层，所述信号层为FR4基板，其下表面部分覆铜作为金属贴片；所述基材层包括液晶聚合物薄膜层以及外侧的FR4基板；所述接地层为FR4基板，其上表面整体覆铜作为金属接地板；所述信号层下表面的金属贴片与基材层上表面接触；所述基材层下表面与接地层上表面的金属接地板接触。本发明专利技术通过金属贴片外接偏置电压，通过调节外接偏置电压改变液晶聚合物薄膜的介电常数，进而控制微带贴片天线的谐振频率产生变化，进而实现重量轻、尺寸小、功耗低、制造成本低、易于实现、安全无毒的较大范围的天线谐振频率连续可调。本发明专利技术可广泛应用于天线技术领域。本发明专利技术可广泛应用于天线技术领域。本发明专利技术可广泛应用于天线技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线


[0001]本专利技术涉及天线
，尤其涉及一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线。

技术介绍

[0002]自赫兹和马可尼专利技术天线以来，天线在在商业、国防和空间通信等多方面的应用越来越广泛，为实现通信、导航、制导、警戒、等目的，汽车、轮船、航空航天等所需的天线数量越来越多。这使得平台上的负载越来越多，搭建天线的成本相应也越来越高；同时，多个天线之间会产生非常大的电磁干扰，严重影响天线的正常工作。为了减轻平台上所负载的天线重量、降低成本、实现良好的电磁兼容等特性，希望能用一个天线来实现多个天线的功能。采用同一个天线或天线阵，通过动态改变其物理结构或尺寸，使其具有多个天线的功能，相当于多个天线共用一个物理口径，这种天线就称为可重构天线。可重构天线主要包括频率可重构和方向图可重构。
[0003]目前的频率调节技术主要有以下3类：(1)机械驱动(2)集成电子器件(3)可调材料。其中第可调材料调频方式通过外加电场调节特定材料的介电常数或透过率从而实现连续频率调节。最常用的可调材料是铁氧体、铁电体及半导体。目前材料调频的调优方法并未实现高性能和低成本，仍然存在一些材料和设计上的问题。新型介电可调材料主要有生物聚合物、陶瓷－聚合物复合材料、液晶材料等，虽然生物聚合物具有良好的柔性和可降解性，可制备柔性电子器件并且材料本身对环境友好，但介电可调性不高。加之它的可降解性导致的材料的稳定性、耐久性不好，温度、湿度、酸碱度等环境适应性也不足以使其能够良好地应对实际应用中的一系列挑战。陶瓷－聚合物复合材料集中了陶瓷和聚合物的优点，具有较高的介电可调性，适中的介电常数，但是损耗仍比陶瓷大，且材料制作相对繁琐，因此尚有很大提升空间。液晶具有损耗小，驱动电压低等诸多优点，并且能满足低介电常数的要求，其电控特性原理源自材料本身的各向异性性，因此其在微波，太赫兹都具有良好的物理特性。但是由于液晶材料特殊的物质状态，在常温时为浑浊液态，不易进行加工，无法直接将液晶材料用作可重构天线的连续可调材料。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的目标是提供一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，通过E7液晶和NOA紫外UV光学固化胶水制作液晶聚合物薄膜，实现较大范围的天线谐振频率可调。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，包括信号层、基材层和接地层，其中：
[0006]所述信号层为FR4基板，其下表面部分覆铜作为金属贴片；
[0007]所述基材层包括液晶聚合物薄膜层以及外侧的FR4基板；所述液晶聚合物薄膜层由E7液晶和NOA紫外UV光学固化胶水混合制备得到；
[0008]所述接地层为FR4基板，其上表面整体覆铜作为金属接地板；
[0009]所述信号层下表面与基材层上表面接触；所述基材层下表面与接地层上表面接触。
[0010]进一步，所述金属贴片左右两端各引出一条微带馈线，作为天线馈电端口的同时给液晶聚合物薄膜提供电场，其中金属贴片为液晶聚合物薄膜提供高电位，金属接地板为液晶聚合物薄膜提供低电位，通过改变外接电压调控液晶聚合物薄膜的介电常数。
[0011]进一步，所述微带馈线的侧边与金属贴片之间设有挖槽，能够通过改变挖槽的面积大小辅助调节阻抗匹配。
[0012]进一步，所述金属贴片左右两端的微带馈线上分别设有一个电容，分离微波的高频信号和电压源的低频信号，防止信号干扰。
[0013]进一步，所述E7液晶和NOA紫外UV光学固化胶水的混合比例是E7液晶占比为50％
‑
80％，该液晶聚合物薄膜层在常温下表现为固体，能够在外接电场的作用下产生介电常数变化，从而产生谐振频率的变化。
[0014]进一步，所述液晶聚合物薄膜层的制备方法是将E7液晶与NOA紫外UV光学固化胶水混合后在365紫外UV光下照射5
‑
10分钟、温度为20℃
‑
30℃、光照强度为100uw/cm2‑
200uw/cm2。
[0015]进一步，所述信号层、基材层和接地层均打有圆形孔洞，用于安装螺丝，固定天线。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将E7液晶和NOA紫外UV光学固化胶水进行混合和固化处理，得到液晶聚合物薄膜；将液晶聚合物薄膜作为可调材料，通过外接可调电压调整液晶聚合物薄膜的介电常数，并设计相应的微带贴片天线结构，实现较大范围的天线谐振频率连续可调，具有重量轻、尺寸小、功耗低、制造成本低、易于实现、安全无毒的特点，而且能够广泛应用于微波频段、太赫兹频段、红外及光波段。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的信号层结构示意图；
[0019]图3是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的基材层结构示意图；
[0020]图4是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的接地层结构示意图；
[0021]图5是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线加电前后的液晶聚合物图微滴中的分子取向示意图；
[0022]图6是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的液晶聚合物薄膜实例图；
[0023]图7是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的未加电时的天线回波损耗图
[0024]图8是本专利技术一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线的加电时的天线回波损耗图；
[0025]附图说明：101、信号层FR4基板；102、金属贴片；103、基材层；104、金属接地板；105、接地层FR4基板；1、电容；2、第一微带馈线；3、第二微带馈线；4、挖槽；5、液晶聚合物薄膜层；6、基材层FR4基板。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0027]参照图1、图2、图3及图4，一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，包括：信号层、基材层和接地层，其中：
[0028]所述信号层包括信号层FR4基板101和金属贴片102，所述信号层FR4基板长80mm、宽36mm、厚0.6mm；所述金属贴片102是由信号层FR4基板101下表面镀铜箔的矩形区域，长39mm、宽23mm。
[0029]所述基材层103包括液晶聚合物薄膜层5以及外侧的基材层FR4基板6；所述基材层FR4基板6长80mm、宽50mm、厚0.1,mm，中心位置挖空长方形，长方形区域长40mm、宽24mm、厚50um，槽内填充聚合物液晶膜，液晶聚合物薄膜层5的厚度为50um。
[0030]所述接地层包括金属接地板10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，其特征在于，包括信号层、基材层和接地层，其中：所述信号层为FR4基板，其下表面部分覆铜作为金属贴片；所述基材层包括液晶聚合物薄膜层以及外侧的FR4基板；所述液晶聚合物薄膜层由E7液晶和NOA紫外UV光学固化胶水混合制备得到；所述接地层为FR4基板，其上表面整体覆铜作为金属接地板；所述信号层下表面与基材层上表面接触；所述基材层下表面与接地层上表面接触。2.根据权利要求1所述一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，其特征在于，所述金属贴片左右两端各引出一条微带馈线，作为天线馈电端口的同时给液晶聚合物薄膜提供电场，其中金属贴片为液晶聚合物薄膜提供高电位，金属接地板为液晶聚合物薄膜提供低电位，通过改变外接电压调控液晶聚合物薄膜的介电常数。3.根据权利要求2所述一种基于液晶聚合物的频率可重构微带贴片天线，其特征在于，所述微带馈线的侧边与金属贴片之间设有挖...

【专利技术属性】
技术研发人员：项颖，储怡冰，张文慧，孙博，郝禄国，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：