[發明專利]天線

有效

• 申請號: 201880068116.5
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111247693B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: D·D·哈茲扎;E·哈魯什
• 申請（專利權）人: 韋弗有限責任公司
• 主分類號: H01Q3/36
• 分類號: H01Q3/36;H01Q9/06;H03C7/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜

一種天線，包括：可變電介質常數(VDC)層；多個輻射貼片，其設置在VDC層上；多條信號線，每條信號線在輻射貼片中的一個的下方對準終止；多條控制線，每條控制線對應于信號線中的一條；接地平面；其中，VDC層包括：聚合物分散的液晶(PDLC)層或處于經聚合化的且剪切的狀態的PDLC層。

相關申請的交叉引用

本申請要求享有于2017年10月19日提交的美國臨時申請第62/574,680號的優先權，其公開內容以其整體通過引用并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及液晶相位調制器和天線設備，并且更具體地涉及使用聚合物分散的液晶、剪切取向的(shear aligned)聚合物分散的液晶和堆疊的液晶層來控制RF設備(例如，天線)的電屬性。

背景技術

近年來，與無線通信系統相關的應用在不同領域中正在增加。未來的應用要求使用具有多頻帶和寬帶能力的天線。相位調制器(并且特別是天線)應具有低輪廓、輕重量、低成本以及易于與微波設備集成等。為了將天線并入下一代電信硬件，與包括大型機械旋轉盤的當前的天線設計不同，具有全向輻射模式、寬帶寬和穩定增益的小尺寸天線是優選的。在先前的工作中已經提出使用可變電介質常數材料，特別是液晶(LC)。這種天線根據施加的電場力和方向來生成掃描RF波束，施加的電場力和方向可以由軟件控制。以這種方式，焦平面掃描天線或通常的移相器能夠在不使用機械移動的部件的情況下維持其低輪廓和尺寸。參見例如US 7,466,269；US 2014/0266897；US 2018/0062268；以及US 2018/0062238。

對于其中操作設備的波長在微波范圍內的應用，要求的有源層厚度(即可變電介質材料(例如，液晶)的厚度)被要求為相當高：50-200μm、200-500μm、1000μm以及甚至高達若干毫米。另外地，天線/移相器設備的響應時間(τon、τoff)需要是充足的以支持基于分組的波束成形。對于各種應用(例如，正在跟蹤快速移動目標的或被要求同時監視多個移動q固定目標的掃描焦平面陣列天線)，響應時間應甚至進一步降低，例如，降低到1μs或更低。然而，有源層厚度的增加導致系統響應時間的增加。在基于向列的液晶材料或甚至鐵電體的移相器/天線設備中，響應時間根據這樣的一般等式與有源層厚度(r)相關：τ_on∝r²，這表示在有源層非常厚的情況下操作的設備不能達到根據系統要求的超快的響應時間。

已經開發了聚合物分散的液晶(PDLC)材料，以用于光學設備調制通過PDLC材料的光線，參見例如US 8,054,413。PDLC由包含液晶疇(domain)的聚合物基體外殼組成，并且與標準液晶技術相比具有多種優勢。特別地，PDLC不要求在兩個基板上使用取向層(alignment layer)，因為液晶指向矢(director)的取向是在圍繞液晶疇的基體材料上實現的。因此，如文獻中所描述的，較厚的有源層是可實現的。在對PDLC的改進中，已經建議了SLC(應力液晶)材料，由此實際上產生了PDLC并且以產生橢圓形液晶疇的方式對該PDLC進行剪切。通過剪切聚合物，液晶疇在剪切方向上伸長，并且隨著液晶疇被拉伸，使這些液晶疇取向。以這種方式，實際上使SLC中的液晶指向矢全部取向。該方法能夠實現厚的有源層，其中在不需要取向層的情況下使所有液晶疇取向。

發明內容

包括以下公開內容的概述，以便提供對本發明的某些方面和特征的基本理解。該發明內容不是本發明的廣泛綜述，并且因此其并非旨在特別地標識本發明的關鍵或重要元素或描繪本發明的范圍。該發明內容的唯一目的是以簡化形式呈現本發明的一些概念，作為下面呈現的更詳細描述的序言。

本發明的公開方面提供了一種包括PDLC或SLC層的RF設備(例如，天線或移相器)，以及用于制造這種設備的方法。結果是用于實現液晶能夠達到的最高增量ε(Δε＝ε_||-ε_┴)的能力。另外，與對應的LC設備相比，上升時間和下降時間有很大的改進。在某些實施例中，SLC產生液晶指向矢在PDLC/SLC材料內部的均勻取向。