一种基于慢波的液晶移相器制造技术

一种基于慢波的液晶移相器，包括层叠设置的慢波传输线、液晶结构层和金属缺陷地，所示液晶结构层包括液晶和设置在所示液晶的上方与下方的液晶取向层，所述慢波传输线包括微带线、周期性设置在所述微带线上的多个矩形枝节、周期性地设置在相邻矩形枝节之间的细矩形枝节以及位于所述微带线的两端的渐变结构，所述金属缺陷地上设置有与所述矩形枝节和所述渐变结构相对应的缺陷。本发明专利技术中的慢波传输线结构可在一个波长的物理尺寸内实现360度的相移。本发明专利技术的液晶移相器具有小型化、低损耗和大相移量的优点，非常有利于可重构毫米波系统的集成与应用。的集成与应用。的集成与应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于慢波的液晶移相器


[0001]本专利技术涉及无线通信领域，特别是涉及一种基于慢波的液晶移相器。

技术介绍

[0002]电子可重构毫米波系统以其小体积、多功能、频谱效率高、灵活性强等优点成为当前的研究热点，而移相器作为实现可重构性能的关键器件受到了广泛关注。常用于实现毫米波系统移相器的技术有：射频微机电系统(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System ，MEMS)、半导体和功能材料。其中，液晶在寿命、连续性和封装方面优于MEMS；在频率范围和偏置电压方面也优于其它功能材料，是研制高性能移相器的理想材料。在第三代合作关系和新无线电波段中，具有成本竞争力和高性能的液晶基相控阵模块能够支持波束赋形和波束转向能力，是新兴小单元基站和客户端设备的关键技术。因此，研究适用于大规模相控阵的液晶移相器对于无线通信系统来说具有非常重要的意义。
[0003]液晶移相器具有连续可调性、高线性度和低损耗，并且不需要像有源移相器或铁氧体移相器那样额外的功率。然而，普通的液晶移相器通常需要很长的微带线来实现360
°
的相移量，无法满足未来可重构毫米波系统的小型化集成需求。慢波结构能够有效的在局部降低电磁波传输的群速度，使得更小物理尺寸下的移相微带线具有更高的相移量，为小型化液晶移相器的实现提供了有效途径。普通液晶移相器通常还具有插入损耗大，移相量小的缺点。在保证大相移量和小型化的基础上，同时降低液晶移相器的插入损耗也是现有技术面临的挑战之一。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种基于慢波的液晶移相器，具有小型化、低损耗和大相移量的优点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于慢波的液晶移相器，包括层叠设置的慢波传输线、液晶结构层和金属缺陷地，所示液晶结构层包括液晶和设置在所示液晶的上方与下方的液晶取向层，所述慢波传输线包括微带线、周期性设置在所述微带线上的多个矩形枝节、周期性地设置在相邻矩形枝节之间的细矩形枝节以及位于所述微带线的两端的渐变结构，所述金属缺陷地上设置有与所述矩形枝节和所述渐变结构相对应的缺陷。
[0007]进一步地：所述渐变结构包括朝着液晶移相器的内侧方向尺寸逐渐变大、远离液晶移相器的方向尺寸逐渐变小的多级矩形枝节。
[0008]至少一个所述矩形枝节与所述微带线耦合的位置设置有用于加载电容的缝隙，所述缝隙设置在所述矩形枝节与所述微带线耦合处的上侧、下侧、左侧和右侧中的任一个位
置或多个位置。
[0009]所述缝隙分布于所述微带线的同侧。
[0010]所述细矩形枝节分布于所述微带线的两侧或同侧。
[0011]所述细矩形枝节在所述微带线的两侧交替布置。
[0012]所述矩形枝节等距离并列排布。
[0013]所述所述金属缺陷地的缺陷与所述矩形枝节和所述渐变结构对齐或错位。
[0014]所述液晶取向层为聚酰亚胺薄膜。
[0015]还包括分别设置于所述金属缺陷地和所述慢波传输线外侧的两个石英介质基板。
[0016]所述液晶移相器包括设置在所述微带线上的八个矩形枝节，以及在所述微带线的两侧交替布置的七个细矩形枝节，和位于所述矩形枝节与所述微带线耦合处上侧的四个缝隙。
[0017]所述慢波传输线在一个波长的物理尺寸内实现360度的相移，提升移相器单位长度内的相移量。
[0018]频率范围覆盖微波到毫米波以及太赫兹波段，包括S波段2~4GHz、C波段4~8GHz、X波段8~12GHz、Ku波段12~18GHz、K波段18~27GHz、Ka波段27~40GHz、U波段40~60GHz、V波段60~80GHz、W波段80~100GHz。
[0019]介电常数可调控，范围从1到100。
[0020]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种基于慢波的液晶移相器，具有小型化、低损耗和大相移量的特点，有利于可重构毫米波系统的集成与发展。其优点主要在于：1.通过慢波传输线结构，提升了移相器单位长度内的相移量，可以在一个波长的物理尺寸下实现360
°
的相移，利于器件的小型化。
[0021]2.通过引入渐变结构与金属缺陷地，尤其是二者的组合，在不降低相移量的情况下，实现了慢波传输线的阻抗匹配，减少了移相器的插入损耗，大大降低了移相器的传输损耗。
[0022]3.所提出的慢波传输线结构具有可扩展性，不仅可以用于移相器，还可以用于功分器等其他器件，且该慢波传输线可在简单优化结构下获得更强的慢波效应。
[0023]由此，本专利技术提供了一种小型化、低损耗和大相移量的液晶移相器，非常有利于可重构毫米波系统的集成与发展。
[0024]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的基于慢波的液晶移相器的三维爆炸图；图2A和图2B分别为本专利技术两种实施例的基于慢波的液晶移相器的慢波传输线俯视图；图3为本专利技术实施例的基于慢波的液晶移相器的金属缺陷地俯视图；图4为本专利技术实施例的基于慢波的液晶移相器的S参数图；图5为本专利技术实施例的基于慢波的液晶移相器的相移参数图。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。
[0027]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
[0028]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0030]参阅图1至图3，本专利技术实施例提供一种基于慢波的液晶移相器，包括层叠设置的慢波传输线6、液晶结构层和金属缺陷地2，所示液晶结构层包括液晶4和设置在所示液晶4的上方与下方的液晶取向层（例如聚酰亚胺薄膜3、5），所述慢波传输线6包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于慢波的液晶移相器，其特征在于，包括层叠设置的慢波传输线、液晶结构层和金属缺陷地，所示液晶结构层包括液晶和设置在所示液晶的上方与下方的液晶取向层，所述慢波传输线包括微带线、周期性设置在所述微带线上的多个矩形枝节、周期性地设置在相邻矩形枝节之间的细矩形枝节以及位于所述微带线的两端的渐变结构，所述金属缺陷地上设置有与所述矩形枝节和所述渐变结构相对应的缺陷。2.如权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述渐变结构包括朝着液晶移相器的内侧方向尺寸逐渐变大、远离液晶移相器的方向尺寸逐渐变小的多级矩形枝节。3.如权利要求1或2所述的液晶移相器，其特征在于，至少一个所述矩形枝节与所述微带线耦合的位置设置有用于加载电容的缝隙，所述缝隙设置在所述矩形枝节与所述微带线耦合处的上侧、下侧、左侧和右侧中的任一个位置或多个位置。4.如权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，所述缝隙分布于所述微带线的同侧。5.如权利要求1至2任一项所述的液晶移相器，其特征在于，所述细矩形枝节分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱正芳，杜大明，朱华，彭捷竣，梁豪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：