[发明专利]一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元有效

专利信息
申请号: 201710769033.6 申请日: 2017-08-31
公开(公告)号: CN107591625B 公开(公告)日: 2020-09-18
发明(设计)人: 陈会;万应禄;石宪青;朱磊 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H01Q23/00 分类号: H01Q23/00;H01Q21/00;H01Q19/10;H01Q3/46;H01Q1/48
代理公司: 成都玖和知识产权代理事务所(普通合伙) 51238 代理人: 黎祖琴
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 可重构 平面 反射 宽带 单元
【说明书】:

发明一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元,解决的是损耗大、带宽窄、功率容量小、难以工作于高频段的技术问题,通过采用包括两层介质层,为第一介质层与第二介质层,第一介质层与第二介质层之间设有液晶腔,第一介质层与液晶腔接触的表面上依次设有金属单元、第一液晶取向层,第二介质层与液晶腔接触的表面上设有金属接地面、第二液晶取向层;所述金属单元为多谐振单元;所述第一液晶取向层至少覆盖金属单元;所述液晶腔内填充有液晶材料;还包括外置偏压单元,外置偏压单元的一个连接端与金属单元电连接,另一个连接端与金属接地面电连接的技术方案,较好的解决了该问题,可用于平面反射阵天线中。

技术领域

本发明涉及天线技术领域,具体涉及一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元。

背景技术

平面反射阵天线一般由呈周期性排布的反射阵面和馈源组成,可以通过调节每个离散单元的反射系数,设计和控制阵面上每个离散点的幅度和相位,从而可实现对波束的动态调控。

现有的波束扫描平面反射阵天线采用机械调谐技术以及电子器件调谐技术。机械调谐技术是通过调整馈源喇叭的位置、旋转反射面口径上相移单元等手段实现波束扫描。机械调谐技术扫描速度慢、偏置电压高、可靠性差。电子调谐技术主要通过调控加载的可调电子器件的偏压,从而控制移相单元的移相量来实现波束扫描。电子器件调谐技术扫描速度快、偏置电压较低、直流功耗较小,是目前最成熟的波束扫描调控方式,但是其受限于使用的电子器件射频功率容量较低。同时,由于可调控电子器件拥有截止频率的限制,且随着频率的提高,电子器件损耗将增大,因此不适用于高频段、大功率。

针对传统平面反射阵存在的损耗大、带宽窄、功率容量小、难以工作于高频段等问题,本发明提出一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元,具有宽带宽、线性度好、损耗小、功率容量大等特点,可用于可重构平面反射阵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的损耗大、带宽窄、功率容量小、难以工作于高频段的技术问题。提供一种新的用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元,该用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元具有带宽宽、线性度好、损耗小、功率容量大的特点。

为解决上述技术问题,采用的技术方案如下:

一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元,其特征在于:所述用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元包括两层介质层,为第一介质层与第二介质层,第一介质层与第二介质层之间设有液晶腔,第一介质层与液晶腔接触的表面上依次设有金属单元、第一液晶取向层,第二介质层与液晶腔接触的表面上设有金属接地面、第二液晶取向层;所述金属单元为多谐振单元;所述第一液晶取向层至少覆盖金属单元;所述液晶腔内填充有液晶材料;用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元还包括外置偏压单元,外置偏压单元的一个连接端与金属单元电连接,另一个连接端与金属接地面电连接。

本发明的工作原理:液晶材料是介于液态与结晶态之间的有机化合物,兼有液体和晶体的流动性、各向异性等。对于一个液晶分子在其中定向锚泊排列的液晶盒来说,当由外界施加低频驱动电场时,液晶分子的感应电偶极矩与此电场相互作用产生驱使液晶指向矢与外电场倾向一致的力矩,从而改变该液晶的指向矢在空间的分布状态。同时,液晶材料对于具有一定偏振方向的线偏振入射电磁波而言,液晶光轴空间取向的改变即意味着对入射波有效折射率的改变,从而实现了该入射电磁波在液晶材料中传输状态的调制。由于液晶材料在外加偏压过程中有效光学介电常数逐步变化,从而导致其介电常数的逐步变化。因此,利用液晶材料介电常数电可调的性质,将液晶材料用于平面反射阵单元的设计,通过外加偏压就可以实现对单元移相量的控制,从而实现平面反射阵波束扫描设计。

上述方案中,为优化,进一步地,所述金属单元为亚波长多谐振结构单元。

进一步地,所述亚波长多谐振结构单元包括四个完整周期的正弦谐振单元,所述四个正弦谐振单元中相邻的两个正弦谐振单元间距为栅格0.27λ

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