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专利号: 2022106452562
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,包括辐射结构和馈源结构;

辐射结构包括第一介质基板(1)、辐射单元(2)、封胶框(3)、液晶层(4)、接地板(5)、第二介质基板(6)、控制电路、偏置网络及射频直流隔离结构;第一介质基板(1)和第二介质基板(6)相互平行且之间留有间距;辐射单元(2)位于第一介质基板(1)的下表面,由N×N二维周期排布的金属贴片(201)组成,N为≥2的正整数;接地板(5)为金属板,满覆第二介质基板(6)的上表面;封胶框(3)围绕第二介质基板(6)的上表面四周边缘且与第一介质基板(1)连接,形成密封的液晶盒;液晶盒内填充有液晶层(4);

控制电路由FPGA实现,偏置网络为N×N的直流偏置线;控制电路通过N×N的直流偏置线分别与N×N的金属贴片(201)连接,用于控制金属贴片(201)的偏置电压;射频直流隔离结构为N×N的长度为λg/4的开路传输线(202),λg为波导波长;开路传输线(202)的一端连接至直流偏置线上距离与金属贴片连接点λg/4处,另一端开路;

控制电路采用三比特量化方法,将所有相位量化为8个状态,即0°、45°、90°、135°、

180°、225°、270°和315°;

馈源结构位于辐射结构的上方且留有间距,采用角锥喇叭天线(7),包括依次连接的波导端口(701)和喇叭口(702),喇叭口(702)朝向辐射结构的上表面中心位置。

2.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,金属贴片(201)为正方形,在每个方向上等距分布,相邻金属贴片(201)的中心距离为λ/2.5,λ为天线工作频段中心频率对应的波长。

3.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,第一介质基板(1)和第二介质基板(6)为玻璃或印刷电路板基板。

4.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,第一介质基板(1)和第二介质基板(6)均采用Taconic的TLY‑5A基板,相对介电常数为2.17,第一介质基板(1)面积为64mm×80mm,第二介质基板(6)面积为64mm×64mm,第一介质基板(1)厚度为1mm,第二介质基板(6)厚度为1mm。

5.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,液晶层(4)的厚度为0.05mm,相对介电常数调节范围为2.93~3.7。

6.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,馈源结构与辐射结构之间的间距为第一介质基板(1)边长的1.2倍。

7.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于,液晶层(4)经配向处理,在未施加偏置电压时,液晶分子指向一致,液晶材料具有最小或最大的介电常数;当在金属贴片(201)上施加偏置电压时,液晶分子发生偏转,液晶材料的介电常数发生变化,对应金属贴片(201)的谐振频率发生改变,从而实现辐射特性的调节。

8.根据权利要求1所述的基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线,其特征在于进一步的,控制电路根据反射阵相位补偿原理和需要的天线波束方位角计算出每个金属贴片(201)所需的偏移相位及对应的偏置电压值,通过偏置网络为每个金属贴片(201)施加偏置电压。