[发明专利]一种相位连续可调的液晶移相器及调控方法

说明书

本发明涉及一种相位连续可调的液晶移相器及调控方法，由上至下依次包括上层壳体、微波介质板和下层壳体，下层壳体朝向微波介质板的一面中心位置铺设液晶，液晶四周包围有胶框，微波介质板印制有微带传输线，微带传输线包括位于中间的液晶材料传输段和位于液晶材料传输段两端的微波材料传输段。该调控方法通过优化选取两侧的交指电容参数，可形成带通滤波器的效果，截止所需频段外的信号，同时隔断直流偏置信号至微带传输线段，避免直流信号引起的干扰，通过直流偏置线控制液晶的偏置电压，从而控制液晶材料的介电常数变化，进而改变传输线的电长度，最后改变信号的相位偏移量。本发明实现180°范围内的移相，以及较宽的工作频带和更低的插入损耗。

技术领域

本发明涉及一种相位连续可调的液晶移相器及调控方法，属于移相器的技术领域。

背景技术

移相器作为一种常见的微波器件，被广泛应用于相控阵雷达、仪器仪表、移动通信等领域。移相器本质是通过控制信号传输路径的电长度，从而引起信号的传输时延，进而实现符合要求的相位延迟。

传统的移相器往往只能实现固定的相位调控，而实现智能波束控制的相控阵天线往往要求移相器具备连续可调的相位偏移，相位连续可调的移相器通常有两种实现方式：机械调相和电子调相。前者移相精度高但速度慢，难以满足相控阵天线应用领域，多用于移动通信天线。后者多采用介电常数受偏置电压控制的材料，如铁电材料或者液晶材料，通过连续改变介质的偏置电压来调整传输线电长度，从而实现相位的连续调控。目前研究人员对液晶移相器的研究多注重于拓展移相范围、提高响应速度等，然而这些技术难点更多囿于液晶材料的属性。基于现有的液晶材料技术状态和生产工艺，液晶移相器仍然存在工作带宽较窄、插入损耗较高的缺点和技术难点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种相位连续可调的液晶移相器及调控方法，能实现较宽频带、插损低，其具体技术方案如下：

一种相位连续可调的液晶移相器，由上至下依次包括上层壳体、微波介质板、液晶和下层壳体所述上层壳体和下层壳体为金属结构，或者表面金属化处理的非金属结构；

所述下层壳体朝向微波介质板的一面中心位置铺设有液晶，

所述下层壳体围绕液晶的四周设有胶框，所述胶框内形成容纳液晶的腔体，且胶框粘接下层壳体与微波介质板；

所述微波介质板印制有微带传输线，所述微带传输线包括位于中间的液晶材料传输段和位于液晶材料传输段两端的微波材料传输段，

所述上层壳体朝向微波介质板的一侧表面开设有矩形槽，所述矩形槽从上层壳体的一端延伸到另一端，所述上层壳体与微波介质板盖合后，所述微带传输线位于矩形槽下方。

进一步的，所述微波介质板朝向上层壳体的一侧印制有微带传输线段、交指电容段、微带转接段和直流偏置线，朝向下层壳体的一侧印制有渐变微带段，所述渐变微带段的宽度从中间朝向输出的两端渐变缩小，所述渐变微带段和液晶紧密贴合；

所述微带转接段与渐变微带段通过金属化过孔连接。

进一步的，所述微带传输线段有两个，对称设置于微波介质板两侧靠近边缘位置，

每个所述微带传输线段朝向微波介质板中心的一端均连接交指电容段，

每个所述交指电容段朝向微波介质板中心的一端均连接微带转接段，

所述渐变微带段位于微波介质板的中心，渐变微带段的两端通过金属化过孔分别与相对侧的微带转接段的对应端连接。

进一步的，所述直流偏置线从渐变微带段与微带转接段的连接端引出，延伸到微波介质板边缘。

进一步的，所述微带传输线在其长度方向的两侧设置由金属化过孔组成的围栏，所述围栏的两端分别与对应端的上层壳体和下层壳体电连接。