[发明专利]基于液晶的太赫兹二维电控波束扫描阵列天线

说明书

基于液晶的太赫兹二维电控波束扫描阵列天线，涉及太赫兹波束扫描阵列天线领域，为了解决现有太赫兹阵列天线只能在一维方向内扫描的问题。M列贴片层以6列为一组进行划分，余数列位于侧部，余数列再以4列为1小组进行划分，不足4列以2列为1小组进行划分，得到的余数列为1小组并位于侧部；位于一组的6列贴片层，再划分为4列1小组和2列1小组，阵列中的贴片层以2行进行划分，形成贴片单元组，形成的贴片单元组包括2×4和2×2两种阵列形式；每个贴片单元组由1条偏置线连接，对整块地板进行分割，实现地板偏置线数量最少、缝隙最窄且每个贴片单元组的偏置电压独立。本发明可以实现二维方向上的扫描。

技术领域

本发明涉及太赫兹波束扫描阵列天线领域。

背景技术

液晶是一种高分子材料，在驱动电压(电场)的作用下，液晶的介电常数张量将发生变化，基于这一特性，可以利用液晶材料设计可调移相器以及相应的波束扫描阵列天线，这对于提高无线通信系统的通信距离和信道容量具有重要意义。在微波频段，除了液晶以外，还可以使用PIN或变容二极管、金属-半导体场效应晶体管以及微机电系统作为移相器件，进而实现相应的波束扫描阵列天线。然而在太赫兹频段，上述可调器件均已失效，只有液晶可以发挥出正常的特性，因此太赫兹波束扫描阵列天线只有依赖液晶材料才能够实现。当前存在的问题是，太赫兹波的波长很短，这导致波束扫描天线阵列的单元尺寸很小，这种情况下，液晶控制电路的复杂性严重限制了太赫兹电控波束扫描天线技术的发展。因此，现有的太赫兹液晶波束扫描天线只能在一维方向内扫描(单独的水平扫描或者单独的垂直扫描)，而无法在二维方向上扫描。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有太赫兹阵列天线只能在一维方向内扫描的问题，从而提供基于液晶的太赫兹二维电控波束扫描阵列天线。

本发明所述的基于液晶的太赫兹二维电控波束扫描阵列天线，包括2N×M个阵列式紧密排列的单元，每个单元包括上层介质板1、贴片层2、液晶3、地板4和下层介质板5；

液晶3封装在上层介质板1和下层介质板5之间，贴片层2印刷在上层介质板1的下表面，液晶3的上表面形成与贴片层2吻合的凹槽3-1，地板4印刷在下层介质板5的上表面；

贴片层2包括平行排列的3个矩形贴片带条，3个矩形条的长度沿x轴正向逐渐增大；

阵列中的M列贴片层2以6列为一组进行划分，余数列位于侧部，余数列再以4列为1小组进行划分，不足4列以2列为1小组进行划分，得到的余数列为1小组并位于侧部；位于一组的6列贴片层2，再划分为4列1小组和2列1小组，阵列中的贴片层2以2行进行划分，形成贴片单元组，形成的贴片单元组包括2×4和2×2两种阵列形式；每个贴片单元组由1条偏置线连接，位于阵列上半部分贴片单元组的偏置线延伸至阵列顶端，位于阵列下半部分贴片单元组的偏置线延伸至阵列底端；

阵列中的单元的地板4为一整块地板，对整块地板进行分割，实现地板偏置线数量最少、缝隙最窄且每个贴片单元组的偏置电压独立。

优选的是，M列的贴片层2的偏置线沿水平方向连接贴片单元组，交替式左右出线。

优选的是，整块地板等距分割为N行，再根据阵列中的M列贴片层2进行列数分割，得到多个地板单元，以列数最少的原则进行分割，2×4的贴片单元组划分为2×2的贴片单元组，同一行中属于不同贴片单元组的相邻2×2贴片单元组共用一块地板单元。

优选的是，整块地板的用于分割的纵向缝隙中没有偏置线，偏置线仅设置在用于分割的横向缝隙中。

优选的是，整块地板中有1列无行数分割。

优选的是，上层介质板1的材料是石英，下层介质板5的材料是硅。