本申請屬于天線，具體地指一種具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線。

背景技術(shù)：

1、隨著無線移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，用戶對通信設(shè)備提出了更高的要求，而毫米波天線作為毫米波頻段通信系統(tǒng)中的重要器件逐漸成為研究熱點。由于傳統(tǒng)的天線設(shè)計往往局限于固定頻段的工作模式，難以根據(jù)實際應(yīng)用場景靈活切換通信頻段，這一局限性在很大程度上制約了天線在復(fù)雜通信環(huán)境中的應(yīng)用。同時，人們對能根據(jù)系統(tǒng)要求和用戶需求動態(tài)調(diào)整其輻射特性，從而提高頻譜利用率的可重構(gòu)天線的需求越來越大。針對上述問題，頻率和方向圖可重構(gòu)天線應(yīng)運而生，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)多變的環(huán)境和復(fù)雜的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)工作頻率和輻射波束寬度的動態(tài)控制，這有助于提升無線通信網(wǎng)絡(luò)的通信容量，能夠進一步優(yōu)化通信系統(tǒng)性能。

2、目前，天線主要利用電控制、機械控制、光控制和基于可調(diào)材料的可重構(gòu)天線四類。然而，pin二極管、變?nèi)荻O管和rf-mems開關(guān)由于在毫米波頻段插入損耗過大，而不適用于高頻段的應(yīng)用?；跈C械控制的可重構(gòu)天線響應(yīng)速度緩慢、體積龐大以及功耗較高的缺陷，在一定程度上限制了其在特定場合的廣泛應(yīng)用。光導(dǎo)開關(guān)的激光源的集成難度較高，這可能會增加系統(tǒng)的體積和復(fù)雜度。相比之下，在基于電子器件、機械控制、可調(diào)材料等眾多可重構(gòu)技術(shù)中，液晶作為一種介電常數(shù)可調(diào)材料，具有適用于高頻、低損耗以及低成本等特點，使得基于液晶的可重構(gòu)毫米波天線研究具有廣闊的應(yīng)用前景。

3、但是，通過對現(xiàn)有的基于液晶的可重構(gòu)天線的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，基于液晶的天線陣列通常需要設(shè)計復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，同時還具有高剖面、傳輸損耗大的缺陷?；谝壕Р牧系穆┎ㄌ炀€存在波束可重構(gòu)范圍較小和天線尺寸較大的缺陷。并且大部分傳統(tǒng)的可重構(gòu)天線只能實現(xiàn)單一指標(biāo)的可重構(gòu)?；诂F(xiàn)有的液晶材料技術(shù)狀態(tài)和生產(chǎn)工藝，液晶天線依舊存在工作在阻抗帶寬較窄和只能實現(xiàn)單一指標(biāo)的可重構(gòu)的缺點和技術(shù)難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┮环N具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，突破了傳統(tǒng)可重構(gòu)天線只能實現(xiàn)單一指標(biāo)可重構(gòu)的限制，完成了5g毫米波頻段的頻率和輻射方向圖同時可重構(gòu)。

2、本發(fā)明提供了一種具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，包括層疊設(shè)置的第一介質(zhì)基板、第一取向?qū)?、第二介質(zhì)基板、第二取向?qū)右约皩?dǎo)電基板；

3、所述第一介質(zhì)基板的上表面設(shè)置有金屬微帶傳輸線；所述第一介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有紡錘形金屬貼片、梯形漸變微帶傳輸線和矩形寄生偶極子；所述紡錘形金屬貼片為矩形金屬貼片的兩側(cè)設(shè)置兩個對稱的矩形溝槽形成；所述矩形寄生偶極子對稱設(shè)置在所述紡錘形金屬貼片的兩側(cè)；

4、所述第二介質(zhì)基板的中部挖空形成液晶槽，所述液晶槽內(nèi)填充滿液晶材料；所述紡錘形金屬貼片的正投影位于所述液晶槽內(nèi)；

5、所述導(dǎo)電基板包括一個完整的導(dǎo)電金屬層，所述導(dǎo)電金屬層作為接地平面。

6、進一步地，所述第一介質(zhì)基板上設(shè)置有金屬化通孔，位于所述第一介質(zhì)基板的上表面的所述金屬微帶傳輸線和位于所述第一介質(zhì)基板的下表面的所述梯形漸變微帶傳輸線通過所述金屬化通孔連接。

7、進一步地，所述梯形漸變微帶傳輸線從所述紡錘形金屬貼片的一個長邊的中點一直延伸到所述第一介質(zhì)基板的邊緣。

8、進一步地，所述矩形寄生偶極子還包括兩個pin二極管，所述pin二極管分別設(shè)置在所述矩形寄生偶極子的兩臂之間。

9、進一步地，所述第一介質(zhì)基板和所述第二介質(zhì)基板均為ptfe復(fù)合材料制成的高頻基板。

10、進一步地，所述第一取向?qū)雍退龅诙∠驅(qū)泳鶠榫埘啺穼樱龅谝蝗∠驅(qū)雍退龅诙∠驅(qū)拥暮穸葹?.01毫米～0.1毫米。

11、進一步地，所述第一介質(zhì)基板和所述第一取向?qū)由显O(shè)置有液晶注液孔，所述液晶注液孔位于所述液晶槽上方。

12、進一步地，所述液晶槽的厚度和所述第二介質(zhì)基板的厚度相同。

13、進一步地，所述導(dǎo)電基板為鋁板。

14、進一步地，所述第一介質(zhì)基板、所述第一取向?qū)?、所述第二介質(zhì)基板、所述第二取向?qū)右约八鰧?dǎo)電基板的兩側(cè)均設(shè)置有安裝孔，通過所述安裝孔按住固定裝置并固定天線。

15、本發(fā)明的有益效果為：本申請所提供的一種具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，通過將液晶材料和寄生單元可重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，用外部電壓獨立控制了微帶天線的介電常數(shù)與表面電流路徑，實現(xiàn)了天線阻抗特性與輻射特性獨立可調(diào)，突破了傳統(tǒng)可重構(gòu)天線只能實現(xiàn)單一指標(biāo)可重構(gòu)的限制，完成了5g毫米波頻段的頻率和輻射方向圖同時可重構(gòu)。本申請所提供的天線在無線通信、雷達和遙感等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，對液晶材料可調(diào)天線的設(shè)計、實現(xiàn)和測試等理論研究和工程應(yīng)用方面具有參考價值。

技術(shù)特征：

1.一種具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，包括層疊設(shè)置的第一介質(zhì)基板、第一取向?qū)印⒌诙橘|(zhì)基板、第二取向?qū)右约皩?dǎo)電基板；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述第一介質(zhì)基板上設(shè)置有金屬化通孔，位于所述第一介質(zhì)基板的上表面的所述金屬微帶傳輸線和位于所述第一介質(zhì)基板的下表面的所述梯形漸變微帶傳輸線通過所述金屬化通孔連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述梯形漸變微帶傳輸線從所述紡錘形金屬貼片的一個長邊的中點一直延伸到所述第一介質(zhì)基板的邊緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述矩形寄生偶極子還包括兩個pin二極管，所述pin二極管分別設(shè)置在所述矩形寄生偶極子的兩臂之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述第一介質(zhì)基板和所述第二介質(zhì)基板均為ptfe復(fù)合材料制成的高頻基板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述第一取向?qū)雍退龅诙∠驅(qū)泳鶠榫埘啺穼?，所述第一取向?qū)雍退龅诙∠驅(qū)拥暮穸葹?.01毫米～0.1毫米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述第一介質(zhì)基板和所述第一取向?qū)由显O(shè)置有液晶注液孔，所述液晶注液孔位于所述液晶槽上方。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述液晶槽的厚度和所述第二介質(zhì)基板的厚度相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述導(dǎo)電基板為鋁板。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，其特征在于，所述第一介質(zhì)基板、所述第一取向?qū)印⑺龅诙橘|(zhì)基板、所述第二取向?qū)右约八鰧?dǎo)電基板的兩側(cè)均設(shè)置有安裝孔，通過所述安裝孔按住固定裝置并固定天線。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有寄生單元的液晶材料的頻率和方向圖可重構(gòu)天線，包括層疊設(shè)置的第一介質(zhì)基板、第一取向?qū)?、第二介質(zhì)基板、第二取向?qū)右约皩?dǎo)電基板；第一介質(zhì)基板的上表面設(shè)置有金屬微帶傳輸線；第一介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有紡錘形金屬貼片、梯形漸變微帶傳輸線和矩形寄生偶極子；矩形寄生偶極子對稱設(shè)置在紡錘形金屬貼片的兩側(cè)；第二介質(zhì)基板的中部挖空形成液晶槽，液晶槽內(nèi)填充滿液晶材料；紡錘形金屬貼片的正投影位于液晶槽內(nèi)；導(dǎo)電基板包括一個完整的導(dǎo)電金屬層，導(dǎo)電金屬層作為接地平面。本天線突破了傳統(tǒng)可重構(gòu)天線只能實現(xiàn)單一指標(biāo)可重構(gòu)的限制，完成了5G毫米波頻段的頻率和輻射方向圖同時可重構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳彭,王丹,劉璐,甘宗盛,王焮橘,方琳穎
受保護的技術(shù)使用者：集美大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10