【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元。
技术介绍
1、随着通信技术的发展，人们对大容量，高速率的通信需求在逐渐提高，因此，对通信系统的性能和复杂度提出了更高的要求。移相器作为t/r组件中的关键器件，器件性能、尺寸、功耗等指标对整体性能的好坏起到决定性作用。传统移相器通过切换传输线长度的方式实现移相功能，或者采用反射式移相器，可变电容移相器以及介质可调移相器等，这些移相器需要引入射频开关、可变电容或者二极管等电子器件来提升相移范围，存在着高损耗，低功率容量、大尺寸等缺点。
2、随着高性能液晶材料的发展，液晶材料为低成本、低损耗、小型化的移相器设计提供了一个有效的解决方案，液晶作为一种介电可调材料，液晶盒内的液晶在微带线和接地电极之间形成的电场的作用下旋转，液晶的介电常数发生变化，从而实现对液晶移相器内传输信号的相移特性。
3、可重构天线在智能小型化无线通信系统的应用中具有重要意义，它通过控制电路调节天线的中心频率、带宽、增益等性能，可以取代多通道的需求，提高系统的可靠性，减小尺寸，重量和复杂度和成本。液晶作为一种介电可调材料，将液晶材料作为天线的介质衬底，通过在天线和接地电极之间施加不同的偏置电压，液晶材料的介电常数会发生变化，从而实现对天线工作频率的调节，实现天线的频率可重构特性。
4、近年来，已有专利公开了一些液晶天线的技术方案，与现有技术进行比较，其中：
5、专利号为cn13594690b的中国专利公开了“一种液晶相控阵天线”，采用在
6、专利号为cn110970718a的中国专利公开了“液晶天线单元和液晶相控阵天线”，天线单元采用分别在液晶层两侧的层介质基板上放置多条长度不等的细长偶极子形成辐射结构，并采用共面波导传输线为天线单元馈电，通过对液晶层两侧的电极结构和地线之间施加偏置电压来控制液晶分子的偏转，进而实现对天线单元相位的控制。
7、上述专利提出的液晶天线都具有良好的辐射性能，但只能用于固定频段，不能具备工作频率的可重构特性，应用场景受限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，包括第一层介质基板、第一接地电极层、第一液晶层、带状线移相器、第二层介质基板、第二接地电极层、第二液晶层、辐射贴片和第三层介质基板，其特征在于，所述第一层介质基板位于底层，第二层介质基板与第一层介质基板在垂直方向相对平行放置，第三层介质基板与第二层介质基板在垂直方向上相对平行放置，所述第一接地电极层印制在第一层介质基板的上表面朝向第一液晶层的一侧，带状线移相器印制在第二层介质基板的下表面朝向第一液晶层的一侧，第一液晶层填充在第一层介质基板和第二层介质基板之间，所述第二接地电极层印制在第二层介质基板的上表面朝向第二液晶层的一侧，辐射贴片印制在第三层介质基板的下表面朝向第二液晶层的一侧，第二液晶层填充在第二层介质基板和第三层介质基板之间。
4、优选的，所述带状线移相器设置有带状延迟线，第一接地电极层和第二接地电极层作为参考地，其结构由主传输线、多条开路枝节和耦合馈线三部分组成。
5、优选的，所述第一接地电极层上挖去多个周期性矩形缝隙，形成缺陷地结构，多个周期性矩形缝隙按照平面螺旋结构排列。
6、优选的，所述带状线移相器采用平面螺旋结构实现，多条开路枝节与主传输线垂直相交相连，其投影与第一接地电极层上的多个周期性矩形缝隙交错排列。
7、优选的，所述第一液晶层两侧放置有多个第一支撑柱，多个第一支撑柱垂直放置于第一层介质基板和第二层介质基板之间，为第一液晶层起到支撑作用。
8、优选的，所述第二接地电极层对应辐射贴片的中间正下方投影处挖去有矩形缝隙。
9、优选的，所述第二液晶层两侧放置有多个第二支撑柱，多个第二支撑柱垂直放置于第二层介质基板和第三层介质基板之间，为第二液晶层起到支撑作用。
10、优选的，所述第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板所用材料为玻璃或者pcb印制板，三层介质基板作为第一液晶层和第二液晶层的封装在起到支撑和稳定液晶分子作用的同时通过在介质基板的上下表面印制信号线路还能起到信号介质衬底的作用。
11、优选的，所述第一接地电极层、带状线移相器、第二接地电极层、辐射贴片层所用材料均为厚度为18um的铜箔，第一接地电极层和第二接地电极层为带状线移相器提供参考地，同时第二接地电极层也作为天线的参考地并通过开槽为天线提供耦合馈电。
12、优选的，所述第一液晶层和第二液晶层所用材料为厚度为50um的稳定型宽温液晶，第一液晶层作为带状线移相器的介电可调介质基板，改变第一液晶层的介电常数，从而改变带状线的传输相位，实现相移功能；第二液晶层作为天线的介电可调介质基板，改变第二液晶层的介电常数，从而实现对天线工作频率的调节，所述辐射贴片的形状可根据实际的应用场景采用矩形、圆形或者其他形状来实现特定的性能。
13、本专利技术中，所述一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，采用双层液晶材料实现天线单元的相移特性和频率可重构特性，液晶作为一种可调谐介电材料，将其封装在两层涂有取向膜的平行金属电极之间，在平行金属板两侧施加偏置电压，当偏置电压值大于液晶分子的起始阈值且小于饱和电压时，液晶分子会表现出非均匀性和介电各向异性，其介电常数会发生变化。第一液晶层作为带状线移相器的介电可调层介质基板，通过对位于第一液晶层上下两侧的第一接地电极层和带状相移相器层施加偏置电压，改变第一液晶层的介电常数，从而改变带状线的传输相位，实现相移功能；第二液晶层作为天线的介电可调层介质基板，通过对位于第二液晶层上下两侧的第二接地电极层和辐射贴片层之间施加偏置电压，改变第二液晶层的介电常数，从而实现对天线工作频率的调节，有效扩展了天线的工作带宽。
14、本专利技术的频率可重构液晶移相天线单元，具有大角度相移特性和工作频率可重构特性。在移相器部分，通过在带状线移相器下方的第一接地电极层挖去周期性缝隙产生慢波特性，在主传输线上添加多条开路枝节来缩短传输线总长度，将移相器设计成平面螺旋结构可以进一步缩小占用面积，实现了移相器的小型化，因此，本专利技术频率可重构液晶移相天线单元具有小型化，大相移，频率可调，低剖面，易于与系统集成的优点，适用于相控阵系统之中。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，包括第一层介质基板(1)、第一接地电极层(2)、第一液晶层(3)、带状线移相器(4)、第二层介质基板(5)、第二接地电极层(6)、第二液晶层(7)、辐射贴片(8)和第三层介质基板(9)，其特征在于，所述第一层介质基板(1)位于底层，第二层介质基板(5)与第一层介质基板(1)在垂直方向相对平行放置，第三层介质基板(9)与第二层介质基板(5)在垂直方向上相对平行放置，所述第一接地电极层(2)印制在第一层介质基板(1)的上表面朝向第一液晶层(3)的一侧，带状线移相器(4)印制在第二层介质基板(5)的下表面朝向第一液晶层(3)的一侧，第一液晶层(3)填充在第一层介质基板(1)和第二层介质基板(5)之间，所述第二接地电极层(6)印制在第二层介质基板(5)的上表面朝向第二液晶层(7)的一侧，辐射贴片(8)印制在第三层介质基板(9)的下表面朝向第二液晶层(3)的一侧，第二液晶层(7)填充在第二层介质基板(5)和第三层介质基板(9)之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述带
3.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一接地电极层(2)上挖去多个周期性矩形缝隙(21)，形成缺陷地结构，多个周期性矩形缝隙(21)按照平面螺旋结构排列。
4.根据权利要求2所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述带状线移相器(4)采用平面螺旋结构实现，多条开路枝节(42)与主传输线(41)垂直相交相连，其投影与第一接地电极层(2)上的多个周期性矩形缝隙(21)交错排列。
5.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一液晶层(3)两侧放置有多个第一支撑柱(31)，多个第一支撑柱(31)垂直放置于第一层介质基板(1)和第二层介质基板(4)之间。
6.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第二接地电极层(6)对应辐射贴片(8)的中间正下方投影处挖去有矩形缝隙(61)。
7.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第二液晶层(7)两侧放置有多个第二支撑柱(71)，多个第二支撑柱(71)垂直放置于第二层介质基板(5)和第三层介质基板(9)之间。
8.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一层介质基板(1)、第二层介质基板(5)、第三层介质基板(9)所用材料为玻璃或者PCB印制板。
9.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一接地电极层(2)、带状线移相器(4)、第二接地电极层(6)、辐射贴片层(8)所用材料均为厚度为18um的铜箔。
10.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一液晶层(3)和第二液晶层(7)所用材料为厚度为50um的稳定型宽温液晶。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，包括第一层介质基板(1)、第一接地电极层(2)、第一液晶层(3)、带状线移相器(4)、第二层介质基板(5)、第二接地电极层(6)、第二液晶层(7)、辐射贴片(8)和第三层介质基板(9)，其特征在于，所述第一层介质基板(1)位于底层，第二层介质基板(5)与第一层介质基板(1)在垂直方向相对平行放置，第三层介质基板(9)与第二层介质基板(5)在垂直方向上相对平行放置，所述第一接地电极层(2)印制在第一层介质基板(1)的上表面朝向第一液晶层(3)的一侧，带状线移相器(4)印制在第二层介质基板(5)的下表面朝向第一液晶层(3)的一侧，第一液晶层(3)填充在第一层介质基板(1)和第二层介质基板(5)之间，所述第二接地电极层(6)印制在第二层介质基板(5)的上表面朝向第二液晶层(7)的一侧，辐射贴片(8)印制在第三层介质基板(9)的下表面朝向第二液晶层(3)的一侧，第二液晶层(7)填充在第二层介质基板(5)和第三层介质基板(9)之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述带状线移相器(4)设置有带状延迟线，第一接地电极层(2)和第二接地电极层(6)作为参考地，其结构由主传输线(41)、多条开路枝节(42)和耦合馈线(43)三部分组成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于相控阵系统的频率可重构液晶移相天线单元，其特征在于，所述第一接地电极层(2)上挖去多个周期性矩形缝隙(21)，形成缺陷地结构，多个周期性矩形缝隙(21)按照平面螺旋结构排列。
4.根据权利要求2所述的一种适用于相控阵系统的频率可重...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘银玲，刘涛，吴瑾，柳叶婷，刘宗江，
申请(专利权)人：新拓尼克北京科技研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。