[发明专利]一种基于幅度加权的液晶电控扫描间隙波导一维全息天线

说明书

本发明提供了一种基于幅度加权的液晶电控扫描间隙波导一维全息天线，间隙波导上层开有截断表面电流的行波槽，从而将向外部空间辐射能量，悬置立方块构成高阻抗表面以引导电磁波，在一定的频带内，表面阻抗很高，不支持TM模和TE模表面波传输，当激励频率小于谐振频率时，表面阻抗为感抗，支持TM表面波；当激励频率大于谐振频率时，表面阻抗表现为容抗，支持TE表面波；当激励频率接近谐振频率时，表面阻抗非常高，两种模式均不能存在；将多个液晶块分别施加外加电压进行控制，对天线结构进行多端口馈电，通过改变每个单元的液晶各向介电常数，实现了每个馈电端口独立对波束进行控制，满足高频段电子通信系统中的应用与天线波束扫描高性能需求。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于幅度加权的液晶电控扫描间隙波导一维全息天线。

背景技术

现代电子通信系统中，对低副瓣、高效率、宽频带、多极化、具有波束扫描能力的天线需求越来越广泛。针对目前通过控制天线阵元激励电流的幅度和相位或阵元位置来实现波束赋形，基于功分移相网络传统波束天线其存在控制方式和功分移相网络电路结构复杂，损耗大，成本高，带宽窄，扫描角度小等技术问题，且传统电控液晶调谐技术是对完整的整块液晶施加一个的电压，则外加电压对分布在天线中的每部分液晶的控制和改变都是相同的，对天线波束的控制力度十分有限。当天线工作频率升至毫米波频段时，传统的微带线由于半封闭结构，天线杂散辐射较多，天线表面波效应严重，导致天线辐射效率低；矩形波导传输线横截面窄边尺寸过小，当用于宽带波导缝隙阵设计时，上下金属层需要良好的电接触，导致加工精度较高，天线成本升高；基片集成波导传输线由于存在介质波模损耗，当用于大规模天线阵列馈电网络设计时，会极大的降低天线的效率，因此迫切需要新型的导波结构。基片集成波导同样存在介质波模损耗的问题，波导缝隙天线带宽很低，工作频率较高时天线精度要求高，加工成本上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于幅度加权的液晶电控扫描间隙波导一维全息天线，实现了单一波束扫描和多波束天线，满足高频段电子通信系统中的应用与天线波束扫描高性能需求。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于幅度加权的液晶电控扫描间隙波导一维全息天线，包括从下至上顺次设置的：

间隙波导，包括下层金属层、上层金属层及位于所述下层金属层和所述上层金属层之间的若干悬置立方块构成的高阻抗表面，若干所述悬置立方块周期性排布，所述上层金属层上开设有若干行波槽，所述行波槽沿间隙波导的长度方向设置，且各个行波槽的中心在同一直线上；

介质基板，所述介质基板的中间设置有若干个镂空位置，每个镂空位置用于封装液晶材料以形成若干液晶块；

若干全息结构，其中每个全息结构均由两个交指电容型开口谐振环金属缝隙组成；

所述液晶块和所述全息结构也分别沿间隙波导的长度方向设置，每个液晶块的设置位置分别与每个所述行波槽一一对应，每个全息结构的设置位置也分别与每个所述行波槽一一对应。

可选的，所述上层金属层的厚度为2.5mm，所述上层金属层的厚度为0.254mm。

可选的，所述悬置立方块的长宽高分别为1mm、1mm、2.556mm，且悬置的间距为1mm。

可选的，所述行波槽的面积为3.83mm×0.55mm。

可选的，所述液晶块的面积为4mm×3mm，厚度为0.254mm。

可选的，所述全息结构的面积为3mm×2mm，其中两个所述交指电容型开口谐振环金属缝隙的宽度分别为0.213mm和0.141mm。

可选的，所述介质基板为Roger RT5880，其介电常数为2.2，导电损耗角正切为0.001，厚度为0.254mm。