【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液晶移相器领域，特别涉及一种带有宽边耦合过渡结构的液晶移相器。
技术介绍
1、移相器是相控阵雷达和通信系统中的关键部件，对整个系统的性能起着至关重要的作用，并且随着通信行业的高速发展，对移相器的要求也越来越高，研制低损耗、大相位差、结构紧凑、成本低廉的移相器具有重要意义。
2、目前对移相器移相量的调节方式主要是通过电调谐，一般基于pin二极管、变容二极管、mems、铁电体或铁氧体等方式。pin二极管无法实现相位连续可调，同时在高频段具有较大的损耗及寄生效应。基于变容二极管的移相器可以实现相位连续调谐，但在高频段同样具有较大的损耗及寄生效应。基于mems器件的移相器在性能方面优于pin二极管和变容二极管，但其成本高并且不易集成。铁电材料可以进行较大范围的介电常数调谐，在较低频段的性能良好，不过需要较高的偏压对材料进行调谐，同时随着频率的提升，材料的损耗将会增大，从而导致移相器的损耗增加，因此铁电材料不适合应用于ku乃至更高的频率范围。基于铁氧体材料的移相器可以使用外部磁场来影响材料的导磁系数，以此来改变电磁波的相速，但其驱动功率较高，体积重量偏大，不利于可调谐移相器实现小型化。以上材料难以同时满足紧凑性、低成本、连续调谐等要求。
3、液晶由于其在光学和非光学领域的广泛应用，多年来一直吸引着研究者的关注。由于液晶分子对电磁场敏感，具有相对较低的介电损耗，且相关器件的制造成本低廉，使其在微波、毫米波电路中具有重要的研究价值。液晶具备较强的电可调谐能力，其特性可通过表面锚定、外部电场或磁场来控制，在
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：目前高精度液晶封装的材料主要采用玻璃，然而玻璃在工艺上很难实现金属过孔，从而导致移相器内传输线与移相器外物理垂直连接比较困难。克服现有技术的不足，通过设计两种不同的跨层耦合结构实现信号在电控液晶元件玻璃层内外的传输，实现超宽带工作频段与较低损耗。
2、为了实现上述目的，提供了一种带有宽边耦合过渡结构的液晶移相器，至少包括：同侧耦合结构，延迟线型液晶移相器，异侧耦合结构。其中，同侧耦合结构指的是在液晶层金属地即中层开槽金属地板8的同一侧的耦合结构，异侧耦合结构指的是在液晶层金属地的两侧的耦合结构。
3、同侧耦合结构具有：
4、下层金属地板1，第一金属过孔2，下层介质基板3，下层耦合线4，下层玻璃基板5，上层耦合线6-1，液晶层7，中层开槽金属地板8组成。以上所述结构构成了不均匀介质层下的宽边耦合带状线结构，信号由同轴接头通过第一金属过孔2传输到下层耦合线4，进一步耦合到上层耦合线6-1，上层耦合线6-1与移相线6-2相连，由此实现移相线与下层外部结构的垂直互连。
5、移相线型液晶移相器具有：
6、下层玻璃基板5，移相线6-2，液晶层7，中层开槽金属地板8，上层玻璃基板9组成。以上所述结构构成倒置微带线结构，通过改变施加在液晶层7上的偏置电压，使用移相线6-2来实现连续调相的功能。
7、异侧耦合结构具有：
8、下层金属地板1，下层介质基板3，下层玻璃基板5，下层耦合贴片6-3，液晶层7，中层开槽金属地板8，上层玻璃基板9，上层耦合贴片10，上层介质基板11，上层金属地板13组成。以上所述结构构成不均匀介质情况下的基于开槽金属地的跨层过渡结构，移相线6-2与下层耦合贴片6-3相连，信号通过下层耦合贴片6-3耦合到上层耦合贴片10上，由此实现移相线与上层外部结构的垂直互连。
9、信号的整体传输路径为，首先通过同轴接头输入馈线，由同侧耦合结构耦合到下层玻璃基板5内侧的移相线6-2，通过对液晶施加偏置电压改变液晶的介电常数达到移相的目的，之后在移相线6-2末端通过异侧耦合结构将信号耦合到上层玻璃基板9上层耦合贴片10上，通过同轴接头输出。
10、本专利技术与现有技术相比所具有的优点是：
11、本专利技术采用基于玻璃板封装液晶的成熟工艺，有良好的气密性和稳定性。通过设计两种不同的耦合结构实现了输入输出在移相器上下两侧，有利于与相控阵天线整体的级联设计，通过对两种耦合结构进行宽带化设计来实现6-18ghz的超宽带工作频段，通过对耦合结构及移相器进行弯折处理增大线长进一步增大移相量同时也进行了一定的小型化。
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1.一种带有宽边耦合过渡结构的液晶移相器，其特征在于，该液晶移相器至少包括：同侧耦合结构，延迟线型液晶移相器，异侧耦合结构；其中，同侧耦合结构指的是在液晶层金属地即中层开槽金属地板(8)的同一侧的耦合结构，异侧耦合结构指的是在液晶层金属地的上下两侧的耦合结构。
2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，同侧耦合结构包括：下层金属地板(1)，第一金属过孔(2)，下层介质基板(3)，下层耦合线(4)，下层玻璃基板(5)，上层耦合线(6-1)，液晶层(7)，中层开槽金属地板(8)；信号由同轴接头通过第一金属过孔(2)传输到下层耦合线(4)，进一步耦合到上层耦合线(6-1)，上层耦合线(6-1)与延迟线型液晶移相器的移相线(6-2)相连，由此实现移相线(6-2)与下层外部外部结构的垂直互连。
3.根据权利要求2所述的液晶移相器，其特征在于，延迟线型液晶移相器包括：下层玻璃基板(5)，移相线(6-2)，液晶层(7)，中层开槽金属地板(8)，上层玻璃基板(9)；以上所有结构构成倒置微带线结构，通过改变施加在液晶层(7)上的偏置电压，使用移相线(6-2)来实现连续
4.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，异侧耦合结构包括：下层金属地板(1)，下层介质基板(3)，下层玻璃基板(5)，下层耦合贴片(6-3)，液晶层(7)，中层开槽金属地板(8)，上层玻璃基板(9)，上层耦合贴片(10)，上层介质基板(11)，上层金属地板(13)；以上所有结构构成不均匀介质情况下的基于开槽金属地的跨层过渡结构，移相线(6-2)与下层耦合贴片(6-3)相连，信号通过下层耦合贴片(6-3)耦合到上层耦合贴片(10)上，由此实现移相线(6-2)与上层外部结构的垂直互连。
5.根据权利要求4所述的液晶移相器，其特征在于，信号的整体传输路径为，首先通过同轴接头输入馈线，由同侧耦合结构耦合到下层玻璃基板(5)内侧的移相线(6-2)，通过对液晶施加偏置电压改变液晶的介电常数达到移相的目的，之后在移相线(6-2)末端通过异侧耦合结构将信号耦合到上层玻璃基板(9)上层耦合贴片(10)上，通过同轴接头输出。
...【技术特征摘要】
1.一种带有宽边耦合过渡结构的液晶移相器，其特征在于，该液晶移相器至少包括：同侧耦合结构，延迟线型液晶移相器，异侧耦合结构；其中，同侧耦合结构指的是在液晶层金属地即中层开槽金属地板(8)的同一侧的耦合结构，异侧耦合结构指的是在液晶层金属地的上下两侧的耦合结构。
2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，同侧耦合结构包括：下层金属地板(1)，第一金属过孔(2)，下层介质基板(3)，下层耦合线(4)，下层玻璃基板(5)，上层耦合线(6-1)，液晶层(7)，中层开槽金属地板(8)；信号由同轴接头通过第一金属过孔(2)传输到下层耦合线(4)，进一步耦合到上层耦合线(6-1)，上层耦合线(6-1)与延迟线型液晶移相器的移相线(6-2)相连，由此实现移相线(6-2)与下层外部外部结构的垂直互连。
3.根据权利要求2所述的液晶移相器，其特征在于，延迟线型液晶移相器包括：下层玻璃基板(5)，移相线(6-2)，液晶层(7)，中层开槽金属地板(8)，上层玻璃基板(9)；以上所有结构构成倒置微带线结构，通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，杜忠华，李世泽，高玉春，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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