[发明专利]一种可分块控制的方向图可重构液晶天线及重构方法

说明书

本发明公开了一种可分块控制的方向图可重构液晶天线，包括两层介质基板和金属地板，第二层介质基板设置在第一层介质基板正下方，金属地板设置在第二层介质基板正下方，还包括设置在第一介质基板上表面的馈电微带线、设置在第一层介质基板下方的辐射贴片和设置在第一层介质上的加载偏压金属贴片，所述加载偏压金属贴片中间开有通孔，通孔中设置有与辐射贴片连接的连接微带线，第二层介质基板上开有腔体，液晶材料位于第二层介质基板中挖空的腔体中。该方向图可重构液晶天线实现方向图可重构的原理是改变位于辐射贴片下方的液晶材料的介电常数，方法是将电压加载在液晶材料两端，通过改变液晶材料的介电常数，从而改变天线的方向图形状。

技术领域

本发明涉及一种液晶天线，具体涉及一种可分块控制的方向图可重构液晶天线及重构方法。

背景技术

随着人类社会信息化发展，对通信系统的要求越来越高：大容量、多功能及超宽带。这就要求天线的数量也要相应增加，这就与系统的低成本、低重量和集成化相矛盾，而且多个天线之间存在干扰，导致通信质量降低，甚至无法正常通信。在这种背景下，可重构天线的概念被提出，即一副天线通过某种方式的调节具备多个天线的特性。可重构天线的优势在于可以将复杂的系统简单化，不仅能减少成本，还可以减少天线数量，实现集成化。尤其是在一些特定场景下，可重构天线的作用至关重要，比如在卫星系统中，对天线的性能有较高要求，同时又希望天线体积小、数量少、成本低。对于这些问题，可重构天线具有极大的优势，尤其是在方向图可重构天线中，通过调谐方式可省去常见的相控阵中的移相器，从而大大降低成本。

目前，天线性能可重构主要通过机械控制、电控制和磁控制。例如，调控变容二极管和 PIN二极管来达到目的，调控方式的选择要考虑到稳定性、兼容性、成本、工作频率和馈电网络等因素。变容二极管和PIN二极管属于集总调谐元件，可以达到集成化的目的，但是只能够提供两种状态的切换，而且由于其封装参数的影响不适用于毫米波频段。RF-MEMS可用于毫米波，但它和变容二极管和PIN二极管一样，只能实现两种状态的切换，同时开关存在材料疲劳的问题。另外的材料还有铁电体，但是损耗比之前提到的材料高。

液晶材料可用于电控的可重构天线中，其在不同的电场强度下等效介电常数不同，可以通过控制电场达到连续调谐的目标，工作频段可跨越微波频段至光频段，同时插入损耗低于其他的电控材料。

现阶段也有不少学者对液晶材料在可重构天线领域的应用展开了研究，但大多聚焦于利用液晶材料实现天线的波束扫描，而对液晶在天线方向图形状的改变研究较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现阶段也有不少学者对液晶材料在可重构天线领域的应用展开了研究，但大多聚焦于利用液晶材料实现天线的波束扫描，而对液晶在天线方向图形状的改变研究较少，目的在于提供一种可分块控制的方向图可重构液晶天线及重构方法，解决可分块控制的方向图可重构液晶天线的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可分块控制的方向图可重构液晶天线，包括两层介质基板和金属地板，第二层介质基板设置在第一层介质基板正下方，金属地板设置在第二层介质基板正下方，还包括设置在第一介质基板上表面的馈电微带线、设置在第一层介质基板下方的辐射贴片和设置在第一层介质上的加载偏压金属贴片，所述加载偏压金属贴片中间开有通孔，金属通孔通过微带线与辐射贴片相连，第二层介质基板上开有腔体，液晶材料位于第二层介质基板中挖空的腔体中。

该方向图可重构液晶天线实现方向图可重构的原理是改变位于辐射贴片下方的液晶材料的介电常数，方法是将电压加载在液晶材料两端，通过改变液晶材料的介电常数，从而改变天线的方向图形状。

所述腔体位于辐射贴片的正下方，腔体大小与辐射贴片大小相同。所述液晶材料包括多块液晶，每一块液晶对应不同的外加电场。所述辐射贴片中间有若干细长缝隙，保证每部分外加偏压之间相互独立。所述加载偏压金属贴片设置在第一层介质基板的边缘。