[发明专利]一种基于液晶材料的波束可调漏波天线

说明书

本发明涉及一种基于液晶材料的波束可调漏波天线，解决的是控制方式和馈电系统复杂，泄漏损耗大，功率容量小，难以工作在高频段的技术问题，通过采用包括重叠设置的金属接地面、液晶材料层、半模梳状基片集成波导层、第一介质板及第二介质板；第一介质板设置有环形凹槽；液晶材料层和半模梳状基片集成波导层均位于环形凹槽内，半模梳状基片集成波导层凹陷在液晶材料层上；所述天线还包括与半模梳状基片集成波导层直接连接的馈电端；馈电端用于输入偏置电压馈电的技术方案，较好的解决了该问题，可用于可调漏波天线中。

技术领域

本发明涉及微波通信天线领域，具体涉及一种基于液晶材料的波束可调漏波天线。

背景技术

随着现代电子技术的日益发展，越来越多的微波通信系统要求所使用的电子设备具有连续可调、多频带、多功能、小型化、高性能等特性，同时迫于频谱资源的紧张，系统工作频率变得越来越高，相对带宽也越来越窄，因此在天线技术领域，能实现波束可调的智能天线得到广泛重视。漏波天线属于行波天线的一种，电磁能量在传输过程通过波导结构上的缝隙等方式有规律地辐射到空间中，具有较好的阻抗带宽、方向性和频率扫描特性，易于和馈电网络集成并提高频谱资源的利用率，已在微波与毫米波频段得到广泛应用。

但是现有的漏波天线的频带范围比较固定，频率扫描特性在比较窄的频带范围内很难被应用，因此使漏波天线波束方向实现可调具有十分重要的现实意义，在通信基站、移动终端和高分辨率雷达中都有广阔的应用前景。近年来，液晶材料作为一种介电各向异性的材料具有深度的发展潜力，其结构多数由棒状或盘状的有机分子组成，一般处于介于晶体态和液态之间的液晶相，既有液体的流动性，又有晶体的各向异性。同时随着具有较大双折射率液晶材料出现，在微波与毫米波波段的应用有很大的发展空间，具有工作频率高、损耗低、调谐率高等优点。根据现有调控液晶材料的方式，可分为电调谐和磁调谐两种，这两种调控方式的实质都是利用了液晶分子在外加电场或者磁场中发生偏转，进而各个方向上的等效介电常数变化，相对一定波长的谐振器，其谐振频率也随之发生相应的改变的性质，因此液晶材料具有了可调谐的特性。通常通过外加偏置电压进行调控，在外加电场变化时，液晶的介电常数发生逐渐变化，在微波以及太赫兹频段，液晶都能保持稳定的电磁特性，损耗也较小，有效解决了电调谐技术在高频段难以实现的问题。

现有的基于二极管等调谐方式的波束可调漏波天线，其存在控制方式和馈电系统复杂，泄漏损耗大，功率容量小，难以工作在高频段等问题。现有的实现波束扫描的漏波天线是基于二极管开闭组合方式、加载销钉和交指电容等可调电子器件，但受二极管封装、较多寄生参数和器件损耗存在的影响，从而导致漏波天线增益、方向性和效率不理想，同时由于截止频率的存在，随着应用频带的升高，基于电子器件的电控扫描漏波天线在高频段损耗会加大，一般在12GHz以上的频段无法正常使用，因此在高频段实现波束可调漏波天线将受到挑战。因此，提供一种解决上述问题的基于液晶材料制作的半膜梳状基片集成波导可重构漏波天线就非常有必要。

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控制方式和馈电系统复杂，泄漏损耗大，功率容量小，难以工作在高频段的技术问题。提供一种新的波束可调漏波天线，该基于液晶材料的波束可调漏波天线具有控制方式和馈电系统简单，泄漏损耗小，功率容量大，能够工作在高频段的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种基于液晶材料的波束可调漏波天线，所述天线包括重叠设置的金属接地面、液晶材料层、半模梳状基片集成波导层、第一介质板及第二介质板；第一介质板设置有环形凹槽；液晶材料层和半模梳状基片集成波导层均位于环形凹槽内，半模梳状基片集成波导层凹陷在液晶材料层上；所述天线还包括与半模梳状基片集成波导层直接连接的馈电端；馈电端用于输入偏置电压馈电。