[发明专利]基于梳状微带线和发卡式谐振器阵列的液晶滤波移相器

说明书

基于梳状微带线和发卡式谐振器阵列的液晶滤波移相器，属于微波器件技术领域，解决了现有相控阵雷达系统因将移相器和滤波器分开单独设计而导致自身体积大，损耗大的问题。所述液晶滤波移相器：矩形条状微带线、梳齿状微带线和发卡式谐振器阵列均设置在顶部介质层的底面上。梳齿状微带线设置在矩形条状微带线的一侧，矩形条状微带线通长地设置在顶部介质层的底面上。发卡式谐振器阵列为由多个发卡式谐振器构成的线阵列，沿着矩形条状微带线的长度方向布置在矩形条状微带线的另一侧，二者之间留有间隙。中间介质层的中间区域镂空设置并通过填充液晶材料形成液晶层。在底部介质层的顶面上设置有金属膜。梳状微带线和金属膜均与液晶层紧密贴合。

技术领域

本发明涉及一种滤波移相器，属于微波器件技术领域。

背景技术

在现有相控阵雷达系统的前端设计中，移相器和滤波器往往分开单独设计实现，然后通过50Ω传输线相连接。然而，这种将移相器和滤波器分开单独设计实现的方式却会导致以下问题：

一、引入的传输线导致相控阵雷达系统的射频前端的体积增大，这严重地限制了相控阵雷达系统的应用场景。

二、传输线在连接移相器与滤波器时产生的阻抗失配以及传输线自身的损耗会导致相控阵雷达系统的损耗增大，这严重地降低了相控阵雷达系统的整体性能。

发明内容

本发明为解决现有相控阵雷达系统因将移相器和滤波器分开单独设计而导致自身体积大，损耗大的问题，提出了一种基于梳状微带线和发卡式谐振器阵列的液晶滤波移相器。

本发明所述的基于梳状微带线和发卡式谐振器阵列的液晶滤波移相器包括顶部介质层1、中间介质层2和底部介质层3；

在顶部介质层1的底面上设置有梳状微带线4和发卡式谐振器阵列5；

梳状微带线4包括矩形条状微带线4-1和梳齿状微带线4-2，梳齿状微带线4-2设置在矩形条状微带线4-1的一侧，矩形条状微带线4-1通长地设置在顶部介质层1的底面上；

发卡式谐振器阵列5为由多个发卡式谐振器构成的线阵列，沿着矩形条状微带线4-1的长度方向布置在矩形条状微带线4-1的另一侧，发卡式谐振器阵列5与矩形条状微带线4-1之间留有间隙；

中间介质层2的中间区域镂空设置并通过填充液晶材料形成液晶层6；

在底部介质层3的顶面上设置有金属膜7；

梳状微带线4和金属膜7均与液晶层6紧密贴合；

当所述液晶滤波移相器处于工作状态时，梳状微带线4为射频信号的传输线，偏置电压通过梳状微带线4和金属膜7加载在液晶层6的两端，液晶层6对射频信号进行移相；发卡式谐振器阵列5使梳状微带线4发生谐振，梳状微带线4对射频信号进行滤波。

作为优选的是，顶部介质层1、中间介质层2和底部介质层3均为微波板，所述微波板的相对介电常数的范围为2～10，损耗角正切小于或等于0.01；

顶部介质层1、中间介质层2和底部介质层3均为矩形板，三者的长度均相等，三者的宽度均相等；

顶部介质层1和底部介质层3的厚度小于5mm,中间介质层2的厚度大于或等于0.1mm且小于或等于0.6mm。

作为优选的是，将顶部介质层1的宽度方向、长度方向和厚度方向分别定义为x方向、y方向和z方向，矩形条状微带线4-1沿着y方向通长地设置在顶部介质层1的底面上；

矩形条状微带线4-1的尺寸为w_ms×l_ms，w_ms为矩形条状微带线4-1在x方向上的长度，l_ms为矩形条状微带线4-1在y方向上的长度，1mm≤w_ms≤4mm。