一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种Ka频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线


[0001]本专利技术涉及液晶相控阵天线
，尤其涉及一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线
。

技术介绍

[0002]圆极化波由于其具有抗法拉第旋转效应
、
良好的抗雨衰特性等，被广泛应用于卫星通信领域
。
圆极化波根据其旋向可分为左旋圆极化波和右旋圆极化波，发射
/
接收系统只有切换到相同旋向模式，才能建立相互通信
。
[0003]Ka
频段由于其宽带宽
、
高通量特性，被越来越多地部署在星地通信领域，随着低轨通信卫星星座的不断完善，
Ka
频段资源将在星地卫星通信领域发挥越来越重要作用
。
低轨卫星通信出于极化复用的工程需求，不同卫星的极化旋向可能不一致，这对地面终端天线的极化可调功能有门槛性的要求
。
地面终端天线必须具备极化可调能力，实时地与建立通信的卫星的极化旋向完美匹配，才能实现通信过程不断链
。
工程化的卫星通信领域也对天线的轴比特性
、
工作带宽
、
交叉极化隔离度
、
电扫描等有严格的技术要求
。
[0004]如图1所示，现有低轨卫星通信系统，由于卫星移动速度快，过境时间短，地面终端需要不断切换卫星进行通信，由于低轨卫星星座采用极化复用技术，不同卫星收发的电磁波圆极化旋向可能会不同，这就需要地面终端天线可以自由切换收发模式的圆极化旋向，并时刻与建链卫星保持同步
。
[0005]此外，地面终端天线还需要有良好的带宽
、
轴比特性
、
交叉极化隔离度
、
电扫特性等才能适用于低轨卫星通信系统
。
目前有基于
CMOS
工艺的极化可重构相控阵天线，例如，一种在中国专利文献上公开的“相控阵天线的子阵组件及相控阵天线”，其公告号
CN114430106A
，该子阵组件形成2个或2个以上独立波束；子阵组件包括收发共口径天线层
、
控制网络层
、
电源网络层
、
多波束网络层和多波束组件芯片层；收发共口径天线层
、
控制网络层
、
电源网络层
、
多波束网络层和多波束组件芯片层通过多层印制电路板工艺
PCB
或者低温共烧陶瓷工艺
LTCC
进行整体压合
。
该方案将子阵组件应用于相控阵天线，实现一种多波束收发共口径有源相控阵天线的可扩展瓦式架构
。
然而需要额外的移相组件，且大多需要多层过孔处理，导致工艺复杂
、
成本较高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决现有技术需要额外的移相组件，且大多需要多层过孔处理，导致工艺复杂
、
成本较高的问题；提供一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线，基于液晶材料，无需复杂的移相器芯片，且采用耦合式馈电，不需要层层过孔工艺，成本低
、
工艺简单
、
易于批量生产
。
[0007]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线，单个天线单元包括上基板和下基板，上基板与下基板之间设置有液晶层；上基板远离液晶层的一侧设置有矩形切角贴
片，上基板靠近液晶层的一侧设置有双耦合层，双耦合层上开设有相互垂直的耦合孔；下基板远离液晶层的一侧设置有全反射层，下基板靠近液晶层的一侧设置有相互垂直的移相结构
。
[0008]由功分器馈入两个等幅同相信号，经过液晶独立电调谐产生不同的相移后输出至各自的耦合孔
。
通过改变施加在弯折线和耦合铜层间的电压，改变二者之间的液晶分子的介电特性，便能改变输出信号的相位，这样两等幅但不同相的两个信号经过两耦合孔后便能在空间上正交，如果二者相位相差
90
°
，就可以合成圆极化波
。
[0009]作为优选，所述的双耦合层上的耦合孔包括第一耦合孔和第二耦合孔；耦合孔为“工”字形结构；第一耦合孔沿
y
向设置；第二耦合孔沿
x
向设置
。
双“工”字形耦合孔设计，避免过孔馈电，降低工艺复杂性；作为优选，所述的移相结构包括第一移相结构和第二移相结构；所述的第一移项结构沿
x
向蛇形弯折；所述的第二移相结构沿
y
轴蛇形弯折
。
弯折线移相结构正交排布，且对弯折处切角处理，降低互耦和传输损耗
。
[0010]作为优选，移相结构的弯折线正交排布，设置两倍线间距
。
为了减小弯折线间的互耦效应
。
[0011]作为优选，在弯折线的弯折处做
45
°
切角
。
为了减小传输损耗
。
[0012]作为优选，由天线单元构成若干的2×2子阵，各子阵采用旋转馈电方式
。
为了提高天线的轴比性能，实际布阵中，采用旋转馈电方式
。
[0013]作为优选，当准备进入右旋圆极化工作模式时，控制经移相器
port_x
端口输入的信号相位滞后于经移相器
port_y
端口输入的信号
90
°
；控制子阵中的4个天线单元馈电相位按照逆时针增序进行分布；当准备进入左旋圆极化工作模式时，控制经移相器
port_y
端口输入的信号相位滞后于经移相器
port_x
端口输入的信号
90
°
；控制子阵中的4个天线单元馈电相位按照顺时针增序进行分布
。
[0014]以
Port_x
的输入信号为参考信号，如果经
Port_y
输入的输出信号相位超前
90
°
，则合成
LHCP
辐射；如果滞后
90
°
，则合成
RHCP
辐射，如此便能实现极化的电可调
。
[0015]本专利技术的有益效果是：
1.
双“工”字形耦合孔设计，避免过孔馈电，降低工艺复杂性
。
[0016]2.
矩形贴片进行切角处理，优化圆极化特性
。
[0017]3.
弯折线移相结构正交排布，且对弯折处切角处理，降低互耦和传输损耗
。
[0018]4.
采用液晶材料作为移相器电调谐介质，可以降低成本，易于批量生产
。
附图说明
[0019]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线，单个天线单元包括上基板（
102
）和下基板（
109
），其特征在于，上基板（
102
）与下基板（
109
）之间设置有液晶层（
106
）；上基板（
102
）远离液晶层（
106
）的一侧设置有矩形切角贴片（
101
），上基板（
102
）靠近液晶层（
106
）的一侧设置有双耦合层（
103
），双耦合层（
103
）上开设有相互垂直的耦合孔；下基板（
109
）远离液晶层（
106
）的一侧设置有全反射层（
110
），下基板（
109
）靠近液晶层（
106
）的一侧设置有相互垂直的移相结构
。2.
根据权利要求1所述的一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线，其特征在于，所述的双耦合层（
103
）上的耦合孔包括第一耦合孔（
104
）和第二耦合孔（
105
）；耦合孔为“工”字形结构；第一耦合孔（
104
）沿
y
向设置；第二耦合孔（
105
）沿
x
向设置
。3.
根据权利要求1所述的一种
Ka
频段双耦合馈的极化可重构液晶相控阵天线，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏军，张合勇，周建松，凌晨，黄炫铭，
申请(专利权)人：浙江光珀智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：