[發明專利]一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線

有效

• 申請號: 201710871843.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107887694B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 張巖;王立偉;董濤;殷杰;王金灝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京衛星信息工程研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/28;H01Q5/321;H01Q3/26;H01P1/185
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種采用液晶材料增強極化可重構能力的頻率/極化/方向圖獨立可重構貼片天線，其特征在于：包括：

第一介質板、第二介質板、八邊形金屬貼片、八邊形金屬環、菱形寄生金屬貼片、金屬地板、帶有液晶材料的可重構功分移相器；

所述的第二介質板位于第一介質板下方，且第二介質板的上表面與第一介質板的下表面相重合，所述的第二介質板中的帶有液晶材料的可重構功分移相器用于增強不同可重構頻率下的極化調節能力；

所述的八邊形金屬貼片、八邊形金屬環、菱形寄生金屬貼片位于第一介質板的上表面，金屬地板位于第二介質板的上表面，帶有液晶材料的可重構功分移相器位于第二介質板的下表面；

所述的八邊形金屬貼片在八邊形金屬環中，所述的八邊形金屬貼片中心帶有十字槽，以實現小型化的目的；在八邊形金屬貼片中心沿45°和135°方向上各有一個金屬化過孔，兩個金屬化過孔中心到八邊形金屬貼片中心的距離相同，且直通至第二介質板的下表面，金屬地板在金屬化過孔的位置上帶有隔離環；所述的八邊形金屬環位于八邊形金屬貼片外側，八邊形金屬環的8個頂點與八邊形金屬貼片的8個頂點之間跨接有8個變容二極管；在八邊形金屬貼片外圍沿45°、135°、225°和315°方向上各有一條頻率可重構偏置線，與八邊形金屬貼片的頂點通過電感相連，實現對變容二極管的偏壓控制；通過控制變容二極管兩端電壓，調節變容二極管的電容值，進而實現天線頻率可重構；

所述的菱形寄生金屬貼片中，所述菱形寄生金屬貼片共4個，分別位于八邊形金屬環外側0°、90°、180°和270°方向上，菱形寄生金屬貼片的一個頂點與八邊形金屬環的一個頂點相對，任意一個菱形寄生金屬貼片繞八邊形金屬貼片中心旋轉可得其它三個菱形寄生金屬貼片；在菱形寄生金屬貼片內靠近八邊形金屬貼片一側有一字槽，一字槽垂直并中心對稱于菱形寄生金屬貼片的長對角線，槽的兩端跨接有PIN二極管；在菱形寄生金屬貼片的長對角線兩側等距位置各有一條細縫，細縫兩端跨接有電容，細縫從槽邊緣向遠離八邊形金屬貼片中心的方向延伸至菱形寄生金屬貼片邊緣，將菱形寄生金屬貼片分割為兩部分，分別有兩條方向圖可重構偏置線與菱形寄生金屬貼片兩部分通過電感相連，實現對PIN二極管的偏壓控制；通過控制PIN二極管的通斷，改變菱形寄生金屬貼片和八邊形金屬貼片上的感應電流分布，進而實現天線方向圖可重構；

所述的帶有液晶材料的可重構功分移相器中，所述的帶有液晶材料的可重構功分移相器的合路傳輸線與天線輸入端口傳輸線之間通過隔直電容相連；兩個支路傳輸線外側各有一條相位延遲線，位于液晶材料的封裝玻璃下表面，并與貼片激勵端口傳輸線以及支路傳輸線兩兩之間通過PIN二極管相連；相位延遲線的外側、貼片激勵端口傳輸線的外側以及與其同側的支路傳輸線的外側均通過電感與極化可重構偏置線相連，實現對PIN二極管的偏壓控制；貼片激勵端口傳輸線通過2個金屬探針對八邊形金屬貼片進行饋電；通過控制PIN二極管的通斷，可以改變帶有液晶材料的可重構功分移相器的兩個支路傳輸線的插入相移，實現左旋圓極化和右旋圓極化之間的切換，達到極化可重構的目的；通過控制液晶材料兩側的偏置電壓，對液晶材料的介電常數進行調節，進而對相位延遲線的插入相移進行微調，進一步優化天線圓極化性能，增強天線極化可重構能力。