本發(fā)明屬于可重構天線領域，具體是一種液晶全息超表面天線，可實現(xiàn)波束掃描和極化切換。

背景技術：

1、隨著通信技術的發(fā)展，對天線提出的功能要求越發(fā)復雜，單一性能的傳統(tǒng)不可重構天線逐漸難以滿足通信系統(tǒng)的應用要求?？芍貥嬏炀€可以通過改變天線自身結構，實現(xiàn)天線輻射性能的靈活改變，滿足通信系統(tǒng)的實時需求。從改變的天線輻射性能來說，可重構天線可以分為頻率可重構、方向圖可重構、極化可重構等。從重構能力來說，可重構天線可以分為單一性能的可重構和多個性能的混合可重構。

2、在目前常見的可重構天線設計中，一般采用電控元件如pin二極管、變?nèi)荻O管、mems器件等實現(xiàn)天線重構，此類元件的調(diào)制自由度有限，無法實現(xiàn)連續(xù)調(diào)制，并且在高頻的功率損耗較大，會帶來較為嚴重的發(fā)熱和成本問題。全息天線是一種新型人工阻抗調(diào)制天線，具有低剖面、可共形、易集成、饋電結構簡單的優(yōu)點，對輻射方向圖和極化有良好的控制能力，受到國內(nèi)外科研工作者的廣泛研究。目前大多數(shù)全息天線為不可重構天線和加載pin二極管的可重構天線，難以實現(xiàn)很高的調(diào)制效率和口徑效率，并且不適用于高頻應用。

3、液晶材料是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間、具有各向異性的可調(diào)諧材料，通過改變施加在液晶材料上的偏置電壓可以使液晶呈現(xiàn)出不同的介電常數(shù)，液晶的調(diào)控功耗低，并且具有連續(xù)調(diào)制能力。綜上，基于可重構天線應用需求及液晶材料特性，設計基于液晶材料的可重構天線具有顯著的意義。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種液晶全息超表面天線，通過設置液晶介電常數(shù)，實現(xiàn)天線的波束掃描和極化切換，具有低剖面、低功耗、易于加工、重構方式簡單、饋源結構簡單的優(yōu)勢。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種液晶全息超表面天線，包括單極子天線饋源和q個液晶全息超表面面板，其中，

4、所述q個液晶全息超表面面板沿圓周方向依次錯位拼接以在中心位置產(chǎn)生用于放置單極子天線饋源的槽，q≥3；

5、每個液晶全息超表面面板包括周期陣列排列的液晶全息超表面單元，所述液晶全息超表面單元包括由上至下依次層疊的上玻璃基板、貼片電極、液晶層、公共地電極以及下玻璃基板。

6、進一步的，單極子天線饋源的地為公共地電極，通過位于公共地電極背面的同軸接頭激勵調(diào)節(jié)單極子天線饋源的高度以調(diào)節(jié)工作頻率。

7、進一步的，天線波束指向由液晶介電常數(shù)確定，通過設置液晶層的液晶介電常數(shù)分布實現(xiàn)波束掃描。

8、進一步的，天線極化狀態(tài)由液晶介電常數(shù)確定，通過設置液晶層的液晶介電常數(shù)分布實現(xiàn)極化切換。

9、進一步的，每個液晶全息超表面面板中，所有液晶全息超表面單元的公共地電極施加同一電壓，貼片電極施加獨立電壓。

10、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

11、本發(fā)明采用液晶材料實現(xiàn)全息天線，可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)控，能更有效地實現(xiàn)天線的波束掃描和極化切換性能；天線調(diào)控功耗低、易集成、偏壓網(wǎng)絡簡單，在高頻的應用性能更好；通過設置液晶介電常數(shù)，可以同時實現(xiàn)對波束指向和極化狀態(tài)的獨立調(diào)控，天線重構能力強，應用范圍廣；采用基于玻璃板封裝液晶的成熟工藝，并且通過多板拼接避免了液晶板的中心開孔，有良好的氣密性、穩(wěn)定性和加工可實現(xiàn)性。

技術特征：

1.一種液晶全息超表面天線，其特征在于，包括單極子天線饋源（1）和q個液晶全息超表面面板（2），其中，

2.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶全息超表面天線，其特征在于，單極子天線饋源（1）的地為公共地電極（7），通過位于公共地電極（7）背面的同軸接頭激勵，調(diào)節(jié)單極子天線饋源（1）的高度以調(diào)節(jié)工作頻率。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶全息超表面天線，其特征在于，天線波束指向由液晶介電常數(shù)確定，通過設置液晶層（6）的液晶介電常數(shù)分布實現(xiàn)波束掃描。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶全息超表面天線，其特征在于，天線極化狀態(tài)由液晶介電常數(shù)確定，通過設置液晶層（6）的液晶介電常數(shù)分布實現(xiàn)極化切換。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶全息超表面天線，其特征在于，每個液晶全息超表面面板（2）中，所有液晶全息超表面單元（3）的公共地電極（7）施加同一電壓，貼片電極（5）施加獨立電壓。

技術總結
本發(fā)明提供一種液晶全息超表面天線，該天線由若干塊相同的液晶全息超表面面板和1個單極子天線饋源組成，其中液晶全息超表面面板采用液晶顯示加工工藝設計，通過分塊拼接的方式避免了液晶玻璃板的中心開孔，將該單極子天線饋源放置于中心開孔處，降低了加工難度，通過獨立控制每個單元的液晶介電常數(shù)，可以靈活控制天線的方向圖和極化狀態(tài)，方向圖的控制和極化的控制相互獨立，提高了天線重構自由度。

技術研發(fā)人員：張巖,李世澤,高玉春
受保護的技術使用者：北京航空航天大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19