合 物，其相對(duì)介電常數(shù)可通過(guò)應(yīng)用調(diào)諧電壓和表面對(duì)準(zhǔn)法在2. 4與3. 2之間連續(xù)地調(diào)諧。此 材料的最大介電損耗角正切tanδ對(duì)于所有調(diào)諧狀態(tài)而言小于〇.〇〇6。LC層(從金屬至金 屬）被指定為3Pm，以獲得小于25ms的快速響應(yīng)時(shí)間。該器件在具有最大6.ldB的插入損 耗、20GHz下提供367°差分相移。
[0022] 用于對(duì)這些器件的RF性能進(jìn)行量化的重要參數(shù)是頻率相關(guān)品質(zhì)因數(shù)（FoM)。這由 所有調(diào)諧狀態(tài)范圍內(nèi)的最大差分相移和最尚插入損耗的比定義。
[0023] 因此，本示例性實(shí)施例的FoM在20GHz下為6Vd3。
[0024] 在另一實(shí)施例中，平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)包括被信號(hào)電極的非重疊區(qū)段連接的至少兩個(gè)串行 連接的電介質(zhì)可調(diào)諧部件。沿著平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)的信號(hào)傳輸主要地且基本上單獨(dú)地受到變抗器 (即沿著信號(hào)電極布置的可調(diào)諧電介質(zhì)部件)的數(shù)目和配置的影響。容易地通過(guò)向可調(diào)諧液 晶材料施加調(diào)諧偏壓來(lái)控制和修改相移，所述可調(diào)諧液晶材料在信號(hào)電極的相鄰片段的重 疊區(qū)域之間形成可調(diào)諧電介質(zhì)材料，即類(lèi)似于充當(dāng)變抗器的可調(diào)諧電容器之類(lèi)的平行板。
[0025] 由控制電極執(zhí)行調(diào)諧。這些電極充當(dāng)控制元件。這些電極傳送不同偏壓，以通過(guò)偏 置線(xiàn)來(lái)驅(qū)動(dòng)變抗器。該偏置線(xiàn)優(yōu)選地由低導(dǎo)電材料制成，以免影響RF電路。出于此目的， 可以使用低導(dǎo)電電極，因?yàn)槠鋵?duì)于RF信號(hào)而言變得通透。用于偏置線(xiàn)的典型材料優(yōu)選地是 ΙΤ0(銦錫氧化物)、NiCr(鎳鉻）或具有小于10e5S/m的電導(dǎo)率的一些其它合金。
[0026] 在另外的實(shí)施例中，將相移器件與輻射元件組合，以傳送RF信號(hào)。輻射元件常常 也稱(chēng)為貼片天線(xiàn)。輻射元件和饋電線(xiàn)通常被光刻在電介質(zhì)襯底上。輻射元件（即貼片天線(xiàn)） 被配置為正方形、矩形、細(xì)帶(偶極)、圓形、橢圓形、三角形或任何其它形狀。
[0027] 在另外的實(shí)施例中，輻射元件是任意形狀的微帶貼片天線(xiàn)或微帶縫隙天線(xiàn)。
[0028] 液晶（LC)適合于實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧RF器件。可以采用LC作為可調(diào)諧電介質(zhì)，特別優(yōu)化 的LC混合物在微波頻率下提供具有在0. 006以下的損耗角正切的高性能。定義為最小介 電常數(shù)到最大介電常數(shù)的調(diào)諧范圍的比的相對(duì)可調(diào)諧性?xún)?yōu)選地在5%和30%之間或10%和 25%之間或15%和30%之間或5%和14%之間。
[0029] 基于LC的平面相移器件通常是根據(jù)期望天線(xiàn)性能而定制。出于此目的，相移器件 被配置并適應(yīng)，以便降低插入損耗，增加射束控制速度并允許寬范圍掃描。根據(jù)本發(fā)明，針 對(duì)RF應(yīng)用而優(yōu)化的LC混合物被使用。在圖3中呈現(xiàn)了用LC來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧RF部件的可能 性。其示出了針對(duì)不同偏壓使用LC作為可調(diào)諧襯底的倒置微帶線(xiàn)的橫截面。該設(shè)置由兩 個(gè)堆疊襯底組成，上面的一個(gè)承載微帶線(xiàn)且下面的一個(gè)承載接地平面。在兩個(gè)襯底之間，封 裝有薄的LC層。
[0030] 可以將根據(jù)本發(fā)明的相移器件與輻射元件組合，例如以便提供相控陣天線(xiàn)。
[0031] 在此類(lèi)組合的第一實(shí)施例中，通過(guò)使用小孔耦合法將平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)和天線(xiàn)耦合。在 第二實(shí)施例中，通過(guò)使用鄰近耦合法來(lái)將平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)和天線(xiàn)耦合。在第三實(shí)施例中，例如使 用插入饋電（inset-fed)技術(shù)或通過(guò)垂直互連將平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)和天線(xiàn)直接地親合。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 在隨后的描述本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的描述中以及在附圖中，本發(fā)明的各種目 的和特性將更清楚地顯現(xiàn)出來(lái)，所述附圖表示： 圖1，典型LC分子及其溫度相關(guān)性的示意圖； 圖2,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)的示意圖； 圖3a至3d，根據(jù)本發(fā)明的具有多個(gè)LC變抗器的相移器件的示意性透視圖、截面圖和頂 視圖、以及布置在相移器件的信號(hào)電極內(nèi)的可調(diào)諧LC變抗器的示意性表示； 圖4a和4b，根據(jù)圖3a至3d的相移器件內(nèi)的信號(hào)電極的相鄰片段的單個(gè)重疊區(qū)域的截 面放大圖、以及圖4a中所示的LC變抗器的示意性表示； 圖5,具有耦合天線(xiàn)的相移器件的第一實(shí)施例的示意性截面圖； 圖6,具有耦合天線(xiàn)的相移器件的第二實(shí)施例的示意性截面圖； 圖7,具有耦合天線(xiàn)的相移器件的第三實(shí)施例的示意性截面圖；以及 圖8,根據(jù)圖3a至3d的相移器件的不同配置的示意性截面圖，由此，信號(hào)電極的多個(gè)片 段被布置在相對(duì)于接地電極的三個(gè)不同距離層級(jí)上。
[0033] -般地，液晶（LC)材料是各向異性的。此性質(zhì)源自于分子的棒狀形狀，如圖1中的 典型LC分子的示例性結(jié)構(gòu)中所示。在這里，示出了LC材料的相配置如何隨增加的溫度而改 變。連同圖1中的分子一起，指示相應(yīng)的各向異性電介質(zhì)性質(zhì)。由于材料是液體的，因此分 子僅以弱的分子附著力為特征，并且因此可以改變塊體中的其取向。由于棒狀形狀，塊體中 的分子趨向于使其本身按平行順序取向。平行于分子長(zhǎng)軸的相對(duì)介電常數(shù)被表示為， ，并且垂直于長(zhǎng)軸的相對(duì)介電常數(shù)被表示為％ :Α。
[0034] 如果此類(lèi)液晶材料被布置在帶狀傳輸線(xiàn)的信號(hào)電極與接地電極之間，則射頻信號(hào) 沿著傳輸線(xiàn)的傳輸速度將受到液晶材料的介電常數(shù)的影響。
[0035] 利用這兩個(gè)介電常數(shù)Sr,用于信號(hào)傳輸?shù)膿p耗角正切%Γ(和 兔茲_ 是相關(guān)聯(lián)的。
[0036] 可以例如通過(guò)向液晶材料施加控制電壓來(lái)產(chǎn)生電場(chǎng)且其將影響棒狀液晶分子的 取向。因此，通過(guò)施加預(yù)定控制電壓，可以控制液晶材料的相對(duì)介電常數(shù)。
[0037] 存在具有類(lèi)似性質(zhì)（即具有可以通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)控制和調(diào)整的可調(diào)諧相對(duì)介電常 數(shù))的其它可調(diào)諧電介質(zhì)材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員將很好理解的是，雖然以下描述關(guān)注于可調(diào) 諧液晶材料，但可以出于本發(fā)明的目的使用具有可調(diào)諧相對(duì)介電常數(shù)的許多不同材料且將 其包括在內(nèi)。
[0038]圖2示出了形成為微帶線(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)。其由被一層電介質(zhì)襯底3分離 的接地電極1和連續(xù)的（即不中斷)信號(hào)電極2組成。該傳播方向沿著信號(hào)電極2的方向且 由箭頭指示。
[0039] 圖3a、3b和3c示出了根據(jù)本發(fā)明的相移器件線(xiàn)的主要部件的透視圖、截面圖和示 意性表示。其包括形成平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)的接地電極1和信號(hào)電極2。信號(hào)電極2由布置在垂直 于且相對(duì)于接地電極1的兩個(gè)不同距離層級(jí)處的低電阻RF電極材料的多個(gè)片段4和5組 成。多個(gè)片段4、5沿著傳輸線(xiàn)（即由信號(hào)電極2的方向定義且由箭頭指示的信號(hào)傳播路徑） 對(duì)準(zhǔn)。信號(hào)電極2的多個(gè)片段4、5相對(duì)于彼此布置，以便產(chǎn)生相鄰片段4、5的重疊區(qū)域6。
[0040] 在接地電極與信號(hào)電極之間的是一層不可調(diào)諧電介質(zhì)襯底3,優(yōu)選地為玻璃。信號(hào) 電極2的多個(gè)片段4、5之間的空間被填充可調(diào)諧液晶材料7。在每個(gè)相鄰片段4、5之間，存 在重疊區(qū)域6。片段4、5被堆疊和布置，使得當(dāng)從頂視圖看時(shí)（即垂直于接地電極1)清楚 地形成連續(xù)信號(hào)電極2。在可調(diào)諧液晶7的頂部上的是不可調(diào)諧電介質(zhì)襯底的第二層3'。 可以將信號(hào)電極2的多個(gè)片段4、5例如印刷或涂覆或?qū)訅旱讲豢烧{(diào)諧電介質(zhì)襯底的層3和 3'的相應(yīng)表面上。
[0041] 信號(hào)電極2的片段4、5與由對(duì)于RF而言通透的低導(dǎo)電材料(優(yōu)選地ΙΤ0 (銦錫氧 化物)）組成的控制元件8 (僅在圖3b和3c中示出）相連。這些控制元件8傳送可以施加 以用于對(duì)重疊區(qū)域6中的液晶材料7進(jìn)行調(diào)諧（即以用于修改在信號(hào)電極2的相鄰片段4、 5的重疊區(qū)域6之間的液晶材料7的相對(duì)介電常數(shù))的偏壓，其影響沿著平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)傳送的 RF信號(hào)的傳輸性質(zhì)。
[0042] 沿著平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)的信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間延遲（即沿著根據(jù)本發(fā)明的相移器件的傳輸線(xiàn) 傳送的信號(hào)的相移）由用于布置在相對(duì)于接地電極1的不同距離層級(jí)處的信號(hào)電極2的相 鄰片段4、5之間的每個(gè)信號(hào)跳躍的連續(xù)時(shí)間延遲來(lái)產(chǎn)生。
[0043] 與在接地電極1與微帶狀信號(hào)電極2(例如類(lèi)似于圖2)之間包括一層可調(diào)諧LC 材料的現(xiàn)有技術(shù)的相移器件相反，總時(shí)間延遲主要取決于信號(hào)沿著平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)在傳播期間 的信號(hào)跳躍的數(shù)目。每個(gè)單個(gè)跳躍引起可以通過(guò)對(duì)相應(yīng)重疊區(qū)域6處的可調(diào)諧液晶材料7 進(jìn)行調(diào)諧來(lái)修改的某個(gè)時(shí)間延遲。總時(shí)間延遲是該單個(gè)跳躍的小時(shí)間延遲乘以沿著平面?zhèn)?輸線(xiàn)的跳躍的數(shù)目。
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