[發明專利]基于單一調控方式的液晶定頻掃描漏波天線

有效

• 申請號: 201410827407.1
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104409856A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 孟繁義
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01Q3/36
• 分類號: H01Q3/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及一種液晶定頻掃描漏波天線。

背景技術

漏波天線作為一種傳統的電控掃描天線由于具有很高的輻射效率而受到廣泛青睞。在微波以及毫米波波段，漏波天線都能發揮良好的作用。但是漏波天線只能通過改變工作頻率來實現方向圖掃描，無法實現在某個固定頻率下的方向圖掃描，從而限制了漏波天線的應用范圍。

在現代通信系統中，天線方向圖的定頻掃描能力非常重要，可以使系統構成得到大大簡化。因此，近年來，人們熱衷于使漏波天線具備定頻掃描能力，從而使現有電控掃描天線的輻射效率水平得以提高。目前有兩類方法可以實現漏波天線的定頻掃描。

第一類方法是在漏波天線中周期性加載電控元件(比如PIN二極管或者變容二極管)來實現漏波天線的定頻掃描。PIN二極管在厘米波段具有良好的隔離度以及導通特性，因此在可重構天線領域成為最為常用的器件之一。對于只需要開關兩種狀態的環境，PIN二極管具有很高的性價比。變容二極管作為壓控電器元件，具有連續調節的能力，從而能夠實現物理參數的連續調節。但是基于上述電控元件的定頻掃描漏波天線會受元件封裝參數的影響而只能工作在較低頻率上，隨著頻率漏波天線的特性急劇惡化。另外，MEMS射頻電容也曾被引入到定頻掃描漏波天線的設計中。這種基于MEMS射頻電容的漏波天線雖然可以工作在較高頻率，但是由于其本質為機械結構，因此機械疲勞成為阻礙其廣泛應用的障礙。

液晶材料這種電控材料在微波段的引入解決了這些問題，其電控特性原理源自材料本身的分子指向偏移，因此其在微波，太赫茲甚至光頻都具有良好的物理特性。但是液晶材料由于其特殊的物質狀態而不易加工，因此良好的電控機構成為可調天線設計中至關重要的部分，但是在這一方面理論與技術的成熟度不高，相應的設計方法也十分欠缺。

發明內容

本發明是為了實現天線波束的定頻掃描，從而提供一種基于單一調控方式的液晶定頻掃描漏波天線。

基于單一調控方式的液晶定頻掃描漏波天線，它包括微帶帶條1、金屬地板6、兩塊介質板7和N個周期結構單元2；N為正整數；

金屬地板6鋪設并固定在下層介質板7的上表面，微帶帶條1鋪設并固定在上層介質板7的上表面；

每個周期結構單元2均包括H型金屬島3、襯底貼片4和兩個金屬柱5，所述H型金屬島3采用刻蝕法固定于微帶帶條1上；襯底貼片4固定上層介質板7的下表面；且該襯底貼片4與H型金屬島3的位置相對應；在上層介質板上位于襯底貼片4的左右兩側各開有一個通孔，兩個金屬柱5的一端分別穿過該兩個通孔與微帶帶條1連接；所述兩個金屬柱5的另一端均與金屬地板6連接；

N個周期結構單元2中的H型金屬島3等間距設置。

每個周期結構單元2的等效電路均包括：

電容C_LS、電容C_CP1、電容C_CP2、電感L_LS、電感L_RS、電感L_LP和電容C_RP；

所述電容C_LS的一端是周期結構單元2的一個接線端，所述電容C_LS的另一端與電感L_LS的一端連接，所述電感L_LS的另一端與電感L_RS的一端連接，所述電感L_RS的另一端同時與電感L_LP的一端、電容C_CP1的一端和電容C_RP的一端連接；

電容C_CP1的另一端和電容C_CP2的一端連接；

所述電感L_LP的另一端同時與電容C_CP1的另一端和電容C_RP的另一端連接，并作為周期結構單元2的另一個接線端。

在將液晶材料加載在天線中時，液晶材料的具體加載形式為：

液晶材料的配置分為串聯部分和并聯部分，串聯部分與每個H型金屬島3接觸，從而對微帶帶條1與H型金屬島3形成的串聯電容產生調節作用；

在第二塊介質板7表面裸露介質部分開有溝槽，液晶材料的并聯部分位于該溝槽中，每個H型金屬島3與其對應的襯底貼片4形成的電容值大小受到液晶材料的并聯部分，從而影響并聯電容。