[发明专利]枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器

说明书

本发明提供了一种枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器，包括第一介质基材、液晶基材及第二介质基材，所述的第一介质基材、液晶基材和第二介质基材依次叠合在一起；所述的第一介质基材的下表面设置有上导体层，所述的第二介质基材的上表面设置有下导体层。该液晶移相器具有品质因数高、偏置线阻抗高、工艺上易于实现、可量产、损耗低、便于小型化、和阵列集成等特点。

技术领域

本发明涉及移相器领域，具体是一种枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器。

背景技术

随着现代无线通信系统的发展，移相器作为相控阵天线重要的组成部分，正朝着小型化，低成本，低损耗，高集成度等方向快速发展。

液晶材料由于其具有介电特性电可调，价格便宜等优势被广泛应用于移相器及天线阵列的设计。相较于MEMS,PIN二极管等开关型移相器，液晶移相器通常具有低成本，相位连续可调，易于集成等优势。因而，设计高性能的液晶移相器逐渐成为近年来的研究热点之一。

液晶移相器的响应时间与液晶厚度的平方成正比，因此通常情况下，低于5um的液晶厚度（电极之间的距离）是液晶移相器实现毫秒量级快速响应的重要保障。目前，已报道的快速响应型液晶移相器主要通过加载线（Load Line）的方式实现，按其传输线拓扑可分为：共面波导（CPW）型移相器和微带线型移相器等。

其中，CPW型移相器的现有方案主要包括两种：（1）在CPW上方加载金属桥，并通过金属通孔连接金属桥与CPW两侧接地板，在CPW与上层金属桥之间灌充液晶后，分别给CPW中心导体和两侧接地板施加不同电压，获得连续可调的相移；（2）在CPW上方加载悬浮电极结构，CPW和悬浮电极之间灌充液晶，通过10um线宽的氧化铟锡(ITO)金属线连接CPW中心导体和两侧接地板，并用同等线宽的偏置线为上方悬浮电极和下层CPW提供偏置电压，从而制备电可调移相器；尽管上述方案均可实现约60°/dB的品质因数（FoM），但在液晶中实现金属通孔工艺难度大，无法量产；另外10um线宽的ITO金属线易断，使得移相器的成品率大大降低，这种偏置引入方式还容易造成信号的泄露。

此外，微带线型移相器采用末端耦合的方式保证电磁波的稳定传输，可实现30°/dB左右的FoM；然而，该结构除去用于接收外加直流电压的偏置线外，还需额外引入偏置线将同层的金属导体进行连接；为降低金属损耗，用于连接同层金属导体的偏置线只能置于移相结构外侧，大大增加了移相器的物理尺寸，无法实现结构的小型化。与此同时，该移相器相对较低的FoM无法满足通信系统低损耗的设计目标。因此，设计具有高品质因数、小型化，易于加工的液晶移相器具有重要的现实应用价值。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供了一种枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器，目的是不使用金属通孔和ITO窄偏置线，实现具有高品质因数、高偏置线阻抗、易于加工的小型化电调谐液晶移相器。

本发明所述的一种枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器，包括第一介质基材、液晶基材及第二介质基材，所述的第一介质基材、液晶基材和第二介质基材依次叠合在一起。

所述的第一介质基材的下表面设置有上导体层，所述的上导体层包括中心导体、左边共面波导、右边共面波导、馈电焊盘和偏置线；

所述的左边共面波导由第一导带与以第一导带为中心对称设置在第一导带两侧的第一接地板组成；

所述的右边共面波导由第二导带与以第二导带为中心对称设置在第二导带两侧的第二接地板组成；

所述的中心导体位于所述左边共面波导和所述右边共面波导之间，且与所述左边共面波导的第一导带和所述右边共面波导的第二导带相连；

所述的馈电焊盘位于第一介质基材的右侧下方边缘处，且通过偏置线与中心导体相连接；所述的左边共面波导与右边共面波导的结构相同，所述左边共面波导的第一接地板逐渐张开，从而实现左边共面波导的第一接地板与左边共面波导的第一导带之间的缝隙逐渐变大，以保证阻抗的平滑过渡。