CN109921190B - 信号调节器、天线装置和制造方法 - Google Patents

信号调节器、天线装置和制造方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种信号调节器、天线装置和制造方法，涉及电子通信技术领域。该信号调节器包括：微带线、绝缘层、至少一个电极、液晶层和公共电极线。该微带线至少包括第一部分和第二部分。该第一部分的第一端与该第二部分的第一端连接。该第一部分的第二端与该第二部分的第二端连接。该绝缘层包括覆盖第一部分的第一绝缘层。该至少一个电极包括第一电极。该第一电极在第一绝缘层的背离第一部分的一侧。该液晶层覆盖微带线、绝缘层和该至少一个电极。该公共电极线在液晶层的背离微带线的一侧。该信号调节器可以实现对电磁波信号幅度的调节。

Description

信号调节器、天线装置和制造方法
技术领域
本公开涉及电子通信技术领域，特别涉及一种信号调节器、天线装置和制造方法。
背景技术
移相器和衰减器广泛应用于电子通信系统中，是相控阵雷达、合成孔径雷达、雷达电子对抗、卫星通信、接收发机中的核心组件。通过移相器和衰减器的综合作用，可降低天线方向图的副瓣，以及实现天线的扫描等特性。在相关技术中，出现了液晶相控阵天线。基于液晶材料的相控阵天线可以实现天线波束的扫描功能。
发明内容
本公开的发明人发现，相关技术的液晶相控阵天线不能对电磁波信号进行幅度调节。这导致很难降低液晶相控阵天线的方向图的副瓣。
本公开实施例解决的一个技术问题是：提供一种信号调节器，可以实现对电磁波信号的幅度调节。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种信号调节器，包括：微带线，至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；绝缘层，包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；至少一个电极，包括第一电极，所述第一电极在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧；液晶层，覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极；和公共电极线，在所述液晶层的背离所述微带线的一侧。
在一些实施例中，所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极通过所述液晶层的一部分隔离开。
在一些实施例中，所述第一电极的长度L1和所述第二电极的长度L2满足以下条件：
Figure BDA0001977356900000021
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。
在一些实施例中，所述第一电极的宽度与所述第二电极的宽度相等。
在一些实施例中，所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别通过所述液晶层的一部分隔离开。
在一些实施例中，所述第三电极的长度L3满足以下条件：
Figure BDA0001977356900000022
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。
在一些实施例中，所述信号调节器还包括：与所述第一部分的第一端连接的第一射频口；以及与所述第三部分的第二端连接的第二射频口。
在一些实施例中，所述信号调节器还包括：第一基板和第二基板，其中，所述微带线、所述绝缘层、所述至少一个电极、所述液晶层和所述公共电极线位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极在所述第一基板上，所述公共电极线在所述第二基板上。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种天线装置，包括：至少一个如前所述的信号调节器；和至少一个天线单元，所述至少一个天线单元的每一个与一个信号调节器电连接。
在一些实施例中，所述至少一个信号调节器包括多个信号调节器，所述至少一个天线单元包括多个天线单元；所述天线装置还包括：信号传输单元，与所述多个信号调节器电连接，其中，所述信号传输单元包括功分器和合路器中的至少一个。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种信号调节器的制造方法，包括：在第一基板上形成微带线，其中，所述微带线至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；在所述微带线的背离所述第一基板的一侧形成绝缘层，其中，所述绝缘层包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；在所述绝缘层的背离所述微带线的一侧形成至少一个电极，所述至少一个电极包括第一电极，所述第一电极形成在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧；在所述第一基板上导入覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极的液晶层；在第二基板上形成公共电极线；以及将所述第一基板与所述第二基板对接，使得所述液晶层和所述公共电极线在所述第一基板与所述第二基板之间。
在一些实施例中，在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极形成在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极隔离开。
在一些实施例中，在形成所述微带线的步骤中，所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极形成在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别隔离开。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种信号调节器的制造方法，包括：在第一基板上形成微带线，其中，所述微带线至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；在所述微带线的背离所述第一基板的一侧形成绝缘层，其中，所述绝缘层包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；在所述绝缘层的背离所述微带线的一侧形成至少一个电极，所述至少一个电极包括第一电极，所述第一电极形成在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧；在第二基板上形成公共电极线；将所述第一基板与所述第二基板对接，使得所述微带线、所述绝缘层、所述至少一个电极和所述公共电极线在所述第一基板与所述第二基板之间；以及将液晶导入所述第一基板与所述第二基板之间以形成覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极的液晶层，所述液晶层的一部分在所述微带线与所述公共电极线之间。
在一些实施例中，在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极形成在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极隔离开。
在一些实施例中，在形成所述微带线的步骤中，所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极形成在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别隔离开。
在上述信号调节器中，微带线包括第一部分和第二部分。在第一部分上设置第一绝缘层。在第一绝缘层上设置第一电极。在该信号调节器中，液晶层覆盖微带线、绝缘层和电极。在液晶层的背离微带线的一侧设置有公共电极线。该信号调节器可以实现对电磁波信号的幅度调节。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的俯视图；
图1B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器沿着图1A中的线A-A’截取的结构的截面图；
图2A是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的俯视图；
图2B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器沿着图2A中的线B-B’截取的结构的截面图；另外，图2B还是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器沿着图3A中的线D-D’截取的结构的截面图；
图3A是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的俯视图；
图3B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器沿着图3A中的线C-C’截取的结构的截面图；
图4是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法的流程图；
图5A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在一个阶段的结构的截面图；
图5B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在一个阶段的结构的截面图；
图6A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图6B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图7A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图7B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图8A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图8B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图9是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在另一个阶段的结构的截面图；
图10是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法的流程图；
图11A是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法中在一个阶段的结构的截面图；
图11B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法中在一个阶段的结构的截面图；
图12是示出根据本公开一些实施例的天线装置的结构示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
本公开的发明人发现，相关技术的液晶相控阵天线不能对电磁波信号进行幅度调节。这导致很难降低液晶相控阵天线的方向图的副瓣。鉴于此，本公开的实施例提供一种信号调节器，从而可以调节信号的幅度。
下面结合附图详细描述根据本公开一些实施例的信号调节器。
图1A是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的俯视图。图1B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器沿着图1A中的线A-A’截取的结构的截面图。下面结合图1A和图1B详细描述根据本公开一些实施例的信号调节器的结构。
在一些实施例中，如图1A和图1B所示，该信号调节器包括微带线100、绝缘层、至少一个电极、液晶层140和公共电极线150。
如图1A和图1B所示，该微带线100至少包括第一部分101和第二部分102。该第一部分101的第一端1011与该第二部分102的第一端1021连接。该第一部分101的第二端1012与该第二部分102的第二端1022连接。
在一些实施例中，如图1A所示，微带线的第二部分102与第一部分101可以相对第一射频口121(或第二射频口122，后面将描述)的延伸方向所在的直线对称设置。当然，本公开实施例的范围并不仅限于此。例如，微带线的第二部分102与第一部分101可以相对该直线非对称设置。
如图1B所示，该绝缘层包括覆盖该第一部分101的第一绝缘层131。例如该绝缘层可以为钝化层。例如，该绝缘层的材料可以包括二氧化硅或氮化硅等。
如图1A和图1B所示，所述至少一个电极包括第一电极111。该第一电极111在该第一绝缘层131的背离该第一部分101的一侧。该第一电极111在该第一绝缘层131的表面上。该第一绝缘层131将该第一电极111和微带线的第一部分101隔离开。例如，该第一电极111的材料可以包括ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)或金属等导电材料。
在一些实施例中，如图1A所示，该第一电极111的延伸方向与微带线的第一部分101的延伸方向相同。
如图1B所示，该液晶层140覆盖该微带线100、该绝缘层(例如第一绝缘层131)和该至少一个电极(例如第一电极111)。
如图1B所示，该公共电极线150在该液晶层140的背离微带线100的一侧。这使得液晶层140的一部分位于该公共电极线150与该微带线100之间。例如，该公共电极线150可以是接地电极线。
在上述实施例中，提供了根据本公开一些实施例的信号调节器。在该信号调节器中，微带线包括第一部分和第二部分。在第一部分上设置第一绝缘层。在第一绝缘层上设置第一电极。这样，第一绝缘层将该第一电极和该微带线的第一部分隔离开。在该信号调节器中，液晶层覆盖微带线、绝缘层和电极。在液晶层上设置公共电极线。
在传输电磁波信号的过程中，公共电极线被施加公共电位(例如接地电位)，该电磁波信号通过微带线的一端输入该信号调节器，并沿着在微带线与公共电极线之间的液晶部分传输。在上述信号调节器中，微带线包括第一部分和第二部分。因此，电磁波信号分别沿着两条支路传输，其中，第一条支路为在第一部分与公共电极线之间的液晶部分，第二条支路为在第二部分与公共电极线之间的液晶部分。在该传输电磁波信号的过程中，可以利用对电极施加电压来调节该电磁波信号的幅度。例如，对第一电极施加电压，使得在第一条支路中的液晶部分的介电常数发生改变。由于在微带线的第二部分的上方没有设置电极，因此，第二条支路的液晶部分的介电常数不发生改变。液晶层在不同电压下会表现出不同的介电常数，电磁波信号在不同介电常数的介质中传播过程中其相位常数会不同。在传播相同长度下，不同的传播相位常数会产生不同的相位。不同相位的两个信号合成，合成后的电磁波信号的幅度会发生变化。因此，分别沿着上述两个液晶部分传输的电磁波信号合成后，该电磁波信号的幅度发生改变。因此，本公开上述实施例的信号调节器可以实现对电磁波信号幅度的调节。
在一些实施例中，在将该信号调节器应用到天线装置的情况下，可以使得该天线装置实现改变电磁波信号的幅度的目的。通过改变电磁波信号的幅度，可以降低天线方向图的副瓣，从而提高系统的抗干扰能力。
在一些实施例中，如图1A所示，该信号调节器还可以包括：与第一部分101的第一端1011(或第二部分102的第一端1021)连接的第一射频口121和与第二部分102的第二端1022(或第一部分101的第二端1012)连接的第二射频口122。这里，第一射频口121和第二射频口122可以分别作为输入输出端口。
在一些实施例中，该第一射频口121和该第二射频口122的材料与微带线100的材料相同。这样在制造过程中，可以在形成微带线的过程中形成这两个射频口，从而方便制造。
在一些实施例中，如图1B所示，该信号调节器还包括第一基板161和第二基板162。该微带线100、绝缘层(例如图1B中的第一绝缘层131)、所述至少一个电极(例如图1B中的第一电极111)、液晶层140和公共电极线150位于该第一基板161与该第二基板162之间。该微带线100、该绝缘层和该至少一个电极在该第一基板161上。该公共电极线150在该第二基板162上。这两个基板对各个结构层可以起到支撑和保护的作用。
需要说明的是，图1A中并没有示出该第一基板、该第二基板、公共电极线和液晶层，这是为了方便示出微带线和电极。另外，图1A是以俯视的视觉角度示出了微带线与电极的结构关系，但实际上，在截面图(例如图1B)中可以看出微带线与电极是隔离开的。下面图2A和图3A与图1A类似。
图2A是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的俯视图。图2B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器沿着图2A中的线B-B’截取的结构的截面图。如图2A和2B所示，该信号调节器包括一些与图1A和图1B所示的信号调节器相同或相似的结构。
在一些实施例中，如图2B所示，该绝缘层还包括覆盖微带线的第二部分102的第二绝缘层132。
在一些实施例中，如图2A和图2B所示，所述至少一个电极还可以包括第二电极112。该第二电极112在该第二绝缘层132的背离该第二部分102的一侧。该第二电极112在该第二绝缘层132的表面上。该第二绝缘层132将该第二电极112和微带线的第二部分102隔离开。该第二电极112与该第一电极111通过液晶层140的一部分隔离开。
这样，在该实施例的信号调节器中，在微带线的第一部分的上方设置了第一电极，在该微带线的第二部分的上方设置了第二电极。因此，在调节电磁波信号的幅度的过程中，可以对第一电极和第二电极施加不同的电压，从而改变各自相应支路的液晶部分的介电常数，以便调节沿着两条支路的液晶部分分别传输的电磁波信号的相位。这样，在将不同相位的电磁波信号合成为一个电磁波信号后，该合成后的电磁波信号的幅度发生改变。利用该实施例的信号调节器可以更加方便地调节电磁波信号的幅度。
在一些实施例中，第一电极111的长度与第二电极112的长度相等。这可以减小这两个电极对信号的不可控影响，有利于对信号幅度的可控调节。这里需要说明的是，电极的长度是指电极沿着微带线的延伸方向的尺寸。例如，第一电极的长度是指第一电极沿着微带线的第一部分的延伸方向的尺寸，第二电极的长度是指第二电极沿着微带线的第二部分的延伸方向的尺寸。
例如，假定液晶分子垂直电场时的材料特性为ε⊥和tanδ⊥，液晶分子平行电场时的材料特性为ε∥和tanδ∥。第一电极111的长度L1和第二电极112的长度L2满足以下条件：
Figure BDA0001977356900000111
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。第一电极111的长度L1和第二电极112的长度L2满足上述公式(1)的条件，可以使得信号衰减的动态范围变大，即幅度调节的范围比较大。
下面描述上述关系式(1)的由来：
电磁波在介质(例如该介质的介电常数为ε)中传播，则该电磁波的波长λg为
Figure BDA0001977356900000112
因此，电磁波在介电常数分别为ε//的液晶介质中传播时的波长λg//为
Figure BDA0001977356900000113
电磁波在介电常数分别为ε⊥的液晶介质中传播时的波长λg⊥为
Figure BDA0001977356900000121
电磁波在介质中传播时的相位φ为
Figure BDA0001977356900000122
这里，L为传播长度。
以沿着在第一电极111上的液晶部分传播为例，传播长度＝第一电极的长度L1。电磁波在介电常数分别为ε//的液晶介质中传播时的相位Ф//为
Figure BDA0001977356900000123
电磁波在介电常数分别为ε⊥的液晶介质中传播时的相位Ф⊥为
Figure BDA0001977356900000124
电磁波的相位变化ΔФ为
Figure BDA0001977356900000125
在
Figure BDA0001977356900000126
(电磁波在满足该条件的情况下，可以在传播过程中产生大于或等于π的相位差)的情况下，有
Figure BDA0001977356900000127
同理，可以计算得到
Figure BDA0001977356900000128
这样，在第一电极111的长度L1与第二电极112的长度L2相等的情况下，可以有上述关系式(1)。
另外，tanδ⊥是液晶分子排列状态和电场方向垂直时，材料所表现出来的损耗角正切；tanδ∥是液晶分子排列状态和电场方向平行时，材料所表现出来的损耗角正切。该信号调节器的幅度调整范围与tanδ⊥和tanδ∥的取值范围有关。
通过仿真得到，在(tanδ⊥-tanδ∥)/tanδ⊥＝0.7时，该信号调节器的幅度调整范围为0-17dB。如果进一步降低tanδ⊥与tanδ∥的差值(即tanδ⊥-tanδ∥)的动态范围，则该信号调节器的幅度调整范围可进一步增大。即该信号调节器的幅度调整范围与tanδ⊥与tanδ∥的差值的动态范围反相关。
在一些实施例中，如图2A所示，该第一电极111与该第二电极112可以相对第一射频口121(或第二射频口122)的延伸方向所在的直线对称设置。通过将这两个电极对称设置，可以方便调节电磁波信号的幅度。当然，本领域技术人员应该明白，第一电极111与第二电极112也可以相对该直线非对称设置。
在一些实施例中，如图2B所示，第一电极111的宽度W1与第二电极112的宽度W2相等。这样可以尽量保证两条支线上的损耗一致。这里，需要说明的是，电极的宽度是指电极在横截面图中的横向尺寸。例如，第一电极111的宽度是指第一电极在图2B中的横向尺寸，第二电极112的宽度是指第二电极在图2B中的横向尺寸。
图3A是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的俯视图。图3B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器沿着图3A中的线C-C’截取的结构的截面图。另外，图3A中沿着线D-D’截取的结构的截面图可以参考图2B所示。图3A所示的信号调节器包括一些与图2A和图2B所示的信号调节器相同或相似的结构。
在一些实施例中，如图3A和图3B所示，该微带线100还可以包括第三部分103。该第三部分103的第一端1031与第一部分101的第二端1012连接。该绝缘层还可以包括覆盖该第三部分103的第三绝缘层133。所述至少一个电极还可以包括第三电极113。该第三电极113在该第三绝缘层133的背离该第三部分103的一侧。该第三电极113在该第三绝缘层133的表面上。该第三绝缘层133将该第三电极113和该微带线的第三部分103隔离开。该第三电极113与第一电极111、第二电极112分别通过液晶层140的一部分隔离开。
在该实施例中，在信号调节器中设置了微带线的第三部分、第三绝缘层和第三电极。在电磁波信号在该信号调节器内传输的过程中，该电磁波信号可以在微带线的第三部分与公共电极线之间的液晶部分传输。通过对第三电极施加电压来改变该液晶部分的介电常数。这样可以改变所传输电磁波信号的相位。因此，图3A所示的该信号调节器除了可以如图2A所示的信号调节器实现对电磁波信号的幅度的可控调节之外，还可以实现对电磁波信号的相位的可控调节。
在将该信号调节器应用到天线装置的情况下，可以使得该天线装置实现改变电磁波信号的幅度和相位的目的。这可以更加方便地降低天线方向图的副瓣，从而提高系统的抗干扰能力。
在一些实施例中，该第三电极113的长度L3满足以下条件：
Figure BDA0001977356900000141
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。该第三电极113的长度L3满足上述关系式(11)的条件，可以使得信号实现360度的相位差。
关于上述关系式(11)，可以采用与前面所述的类似的推导过程得到。电磁波沿着在第三电极113上的液晶部分传播，则该电磁波的相位变化ΔФ为
Figure BDA0001977356900000142
在
Figure BDA0001977356900000143
(电磁波在满足该条件的情况下，可以在传播过程中产生大于或等于2π的相位差)的情况下，有上述关系式
Figure BDA0001977356900000144
在一些实施例中，第一电极111的宽度、第二电极112的宽度和第三电极113的宽度均与微带线100的宽度相等。这样可以降低三个电极对信号的不可控影响。
在另一些实施例中，第一电极111的宽度、第二电极112的宽度和第三电极113的宽度与微带线100的宽度可以不相等。例如，这三个电极的宽度可以分别不超过微带线宽度的2倍。
在一些实施例中，如图3A所示，该信号调节器还可以包括：与第一部分101的第一端1011连接的第一射频口121和与第三部分103的第二端1032连接的第二射频口322。这里，第一射频口121和第二射频口322可以分别作为输入输出端口。
在一些实施例中，该第一射频口121和该第二射频口322的材料与微带线100的材料相同。这样在制造过程中，可以在形成微带线的过程中形成这两个射频口，从而方便制造。
在本公开的一些实施例中，上述基于液晶的幅相调节器可单独地调控信号的幅度，也可单独地调控信号的相位，还可以既调节信号的幅度又调节信号的相位。该幅相调节器可以应用于相控阵天线。在对天线的方向图赋形时可以实现多样化。通过降低天线方向图的副瓣，可以提高系统的抗干扰能力。
图4是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法的流程图。如图4所示，该制造方法包括步骤S402～S412。
在步骤S402，在第一基板上形成微带线。该微带线至少包括第一部分和第二部分。该第一部分的第一端与该第二部分的第一端连接，该第一部分的第二端与该第二部分的第二端连接。
在步骤S404，在微带线的背离第一基板的一侧形成绝缘层。该绝缘层包括覆盖第一部分的第一绝缘层。
在步骤S406，在绝缘层的背离微带线的一侧形成至少一个电极。所述至少一个电极包括第一电极。该第一电极形成在该第一绝缘层的背离该第一部分的一侧。
在步骤S408，在第一基板上导入覆盖微带线、绝缘层和所述至少一个电极的液晶层。
在步骤S410，在第二基板上形成公共电极线。
在步骤S412，将第一基板与第二基板对接，使得液晶层和公共电极线在该第一基板与该第二基板之间。通过将第一基板与第二基板对接，使得微带线、绝缘层、所述至少一个电极、液晶层和公共电极线均在这两个基板之间。
在上述实施例中，提供了根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法。在该制造方法中，形成了在第一基板上的微带线、在该微带线上的绝缘层、在该绝缘层上的电极、和覆盖微带线、绝缘层和电极的液晶层。在第二基板上形成公共电极线。然后将这两个基板对接，使得微带线、绝缘层、电极、液晶层和公共电极线在这两个基板之间。这样，形成了可以调节电磁波信号的幅度的信号调节器。
在一些实施例中，在形成绝缘层的步骤中，该绝缘层还可以包括覆盖第二部分的第二绝缘层。在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还可以包括第二电极。该第二电极形成在该第二绝缘层的背离该第二部分的一侧。该第二电极与该第一电极隔离开。在该实施例中，形成了在微带线的第二部分上方的第二电极。该第二电极与微带线的第二部分被第二绝缘层隔离开。
在一些实施例中，在形成微带线的步骤中，该微带线还可以包括第三部分。该第三部分的第一端与该第一部分的第二端连接。在形成绝缘层的步骤中，该绝缘层还可以包括覆盖该第三部分的第三绝缘层。在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还可以包括第三电极。该第三电极形成在该第三绝缘层的背离该第三部分的一侧。该第三电极与该第一电极、该第二电极分别隔离开。在该实施例中，形成了微带线的第三部分以及在该第三部分上方的第三电极。该第三电极与微带线的第三部分被第三绝缘层隔离开。
图5A-图5B、图6A-图6B、图7A-图7B、图8A-图8B、图9、图2B和图3B是示出根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法中在若干阶段的结构的截面图。这里，图5A、图6A、图7A、图8A和图2B是示出沿着例如图3A中的线D-D’所截取的若干阶段的结构的截面图。图5B、图6B、图7B、图8B和图3B是示出沿着例如图3A中的线C-C’所截取的若干阶段的结构的截面图。下面结合这些附图详细描述根据本公开一些实施例的信号调节器的制造过程。
首先，如图5A所示，在第一基板161上形成微带线100。该微带线100至少包括第一部分101和第二部分102。该第一部分101的第一端与该第二部分102的第一端连接，该第一部分101的第二端与该第二部分102的第二端连接(可以参考图3A所示，图5A中未示出)。例如，可以通过沉积和刻蚀等工艺在第一基板161上形成图案化的微带线100。该微带线100的材料可以包括ITO或金属等导电材料。
在一些实施例中，如图5B所示，该微带线100还可以包括第三部分103。该第三部分103的第一端与该第一部分101的第二端连接(可以参考图3A所示，图5B中未示出)。
接下来，在微带线100的背离第一基板161的一侧形成绝缘层。例如，如图6A所示，该绝缘层可以包括覆盖第一部分101的第一绝缘层131。又例如，如图6A所示，该绝缘层还可以包括覆盖第二部分102的第二绝缘层132。又例如，如图6B所示，该绝缘层还可以包括覆盖第三部分103的第三绝缘层133。例如，可以通过沉积和刻蚀等工艺形成图案化的绝缘层。该绝缘层的材料可以包括二氧化硅或氮化硅等。
接下来，在绝缘层的背离微带线100的一侧形成至少一个电极。例如，如图7A所示，该至少一个电极可以包括第一电极111。该第一电极111形成在该第一绝缘层131的背离该第一部分101的一侧。该第一电极形成在第一绝缘层131的表面上。
又例如，如图7A所示，在该形成至少一个电极的过程中，该至少一个电极还可以包括第二电极112。该第二电极112形成在该第二绝缘层132的背离第二部分102的一侧。该第二电极112形成在该第二绝缘层132的表面上。该第二电极112与该第一电极111隔离开。
又例如，如图7B所示，在该形成至少一个电极的过程中，该至少一个电极还可以包括第三电极113。该第三电极113形成在该第三绝缘层133的背离该第三部分103的一侧。该第三电极113形成在该第三绝缘层133的表面上。该第三电极113与该第一电极111、该第二电极112分别隔离开。
接下来，如图8A和图8B所示，在第一基板161上导入覆盖微带线100、绝缘层(例如第一绝缘层131、第二绝缘层132和第三绝缘层133)和所述至少一个电极(例如第一电极111、第二电极112和第三电极113)的液晶层140。例如，在第一基板上形成包围微带线、绝缘层和所示至少一个电极的封装胶，将液晶导入该第一基板上的封装胶内，从而从此液晶层。
接下来，如图9所示，在第二基板162上形成公共电极线150。例如，可以通过沉积和刻蚀等工艺形成公共电极线。该公共电极线的材料包括ITO或金属等导电材料。
接下来，如图2B和图3B所示，将第一基板161与第二基板162对接，使得微带线100、绝缘层、所述至少一个电极、液晶层140和公共电极线150均在这两个基板之间。
至此，提供了根据本公开一些实施例的信号调节器的制造方法。通过该制造方法形成了信号调节器。该信号调节器可以调节电磁波信号的幅度和相位中的至少一个。
图10是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法的流程图。如图10所示，该制造方法包括步骤S1072～S1082。
在步骤S1072，在第一基板上形成微带线。该微带线至少包括第一部分和第二部分。该第一部分的第一端与该第二部分的第一端连接，该第一部分的第二端与该第二部分的第二端连接。
在步骤S1074，在微带线的背离第一基板的一侧形成绝缘层。该绝缘层包括覆盖该第一部分的第一绝缘层。
在步骤S1076，在绝缘层的背离微带线的一侧形成至少一个电极。该至少一个电极包括第一电极。该第一电极形成在该第一绝缘层的背离该第一部分的一侧。
在步骤S1078，在第二基板上形成公共电极线。
在步骤S1080，将第一基板与第二基板对接，使得微带线、绝缘层、所述至少一个电极和公共电极线在该第一基板与该第二基板之间。
在步骤S1082，将液晶导入第一基板与第二基板之间以形成覆盖微带线、绝缘层和所述至少一个电极的液晶层。该液晶层的一部分在微带线与公共电极线之间。
在上述实施例中，提供了根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法。在该制造方法中，形成在第一基板上的微带线、在该微带线上的绝缘层和在该绝缘层上的电极。在第二基板上形成公共电极线。然后将这两个基板对接，使得微带线、绝缘层、电极和公共电极线在这两个基板之间。接下来，将液晶导入这两个基板之间以形成液晶层。这样，形成了可以调节电磁波信号的幅度的信号调节器。
在一些实施例中，在形成绝缘层的步骤中，该绝缘层还可以包括覆盖第二部分的第二绝缘层。在形成所述至少一个电极的步骤中，该至少一个电极还可以包括第二电极，该第二电极形成在该第二绝缘层的背离第二部分的一侧。该第二电极与该第一电极隔离开。在该实施例中，形成了在微带线的第二部分上方的第二电极。该第二电极与微带线的第二部分被第二绝缘层隔离开。
在一些实施例中，在形成微带线的步骤中，该微带线还可以包括第三部分。该第三部分的第一端与该第一部分的第二端连接。在形成绝缘层的步骤中，该绝缘层还可以包括覆盖该第三部分的第三绝缘层。在形成所述至少一个电极的步骤中，该至少一个电极还可以包括第三电极。该第三电极形成在该第三绝缘层的背离该第三部分的一侧。该第三电极与该第一电极、该第二电极分别隔离开。在该实施例中，形成了微带线的第三部分以及在该第三部分上方的第三电极。该第三电极与微带线的第三部分被第三绝缘层隔离开。
图5A-图5B、图6A-图6B、图7A-图7B、图9、图11A-图11B、图2B和图3B是示出根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法中在若干阶段的结构的截面图。这里，图5A、图6A、图7A、图11A和图2B是示出沿着例如图3A中的线D-D’所截取的若干阶段的结构的截面图。图5B、图6B、图7B、图11B和图3B是示出沿着例如图3A中的线C-C’所截取的若干阶段的结构的截面图。下面结合这些附图详细描述根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造过程。
前面结合图5A-图5B、图6A-图6B、以及图7A-图7B所示的结构已经详细描述了若干步骤，因此这里不在赘述。经过这些步骤，形成了在第一基板161上的微带线100(例如可以包括第一部分101、第二部分102和第三部分103)、在该微带线100上的绝缘层(例如可以包括第一绝缘层131、第二绝缘层132和第三绝缘层133)和在该绝缘层上的至少一个电极(例如可以包括第一电极111、第二电极112和第三电极113)。
接下来，如图9所示，在第二基板162上形成公共电极线150。
接下来，如图11A和图11B所示，将第一基板161与第二基板162对接，使得微带线100、绝缘层、所述至少一个电极和公共电极线150在该第一基板161与该第二基板162之间。例如，可以利用封装胶将第一基板与第二基板对接。
接下来，如图2B和图3B所示，将液晶导入第一基板161与第二基板162之间以形成覆盖微带线100、绝缘层和所述至少一个电极的液晶层140。该液晶层140的一部分在微带线100与公共电极线150之间。
至此，提供了根据本公开另一些实施例的信号调节器的制造方法。通过该制造方法形成了信号调节器。该信号调节器可以调节电磁波信号的幅度和相位。
图12是示出根据本公开一些实施例的天线装置的结构示意图。
如图12所示，该天线装置可以包括至少一个信号调节器1274和至少一个天线单元1272。例如，该信号调节器1274可以为前面所述的信号调节器，例如图1A、图2A或图3A所示的信号调节器。如图12所示，该至少一个天线单元1272的每一个与一个信号调节器1274电连接。在该天线装置中，通知设置如前所述的信号调节器，可以实现对电磁波信号的幅度和相位这二者中的至少一个的调节。这可以降低天线装置的方向图的副瓣，从而提高系统的抗干扰能力。
在一些实施例中，如图12所示，该至少一个信号调节器1274包括多个信号调节器1274，该至少一个天线单元1272包括多个天线单元1272。该天线装置还可以包括信号传输单元1276。该信号传输单元1276与该多个信号调节器1274电连接。该信号传输单元1276可以包括功分器和合路器中的至少一个。
在一些实施例中，如图12所示，该天线装置还可以包括传输端口1278。
在上述实施例的天线装置(例如相控阵天线装置)中，电磁波信号可以经过传输端口1278和信号传输单元1276输入到信号调节器1274。经过信号调节器1274对信号进行幅度和/或相位调节后，将调节后的信号通过天线单元1272发射出去。或者，电磁波信号被天线单元1272接收并传输到信号调节器1274。通过信号调节器1274对信号进行幅度和/或相位调节，并经过信号传输单元1276和传输端口1278将调节后的信号传输到其他设备中。该天线装置实现了对电磁波信号的幅度和/或相位的调节。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种信号调节器，包括：
微带线，至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；
绝缘层，包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；
至少一个电极，包括第一电极，所述第一电极在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧，其中，所述第一电极的延伸方向与所述微带线的第一部分的延伸方向相同；
液晶层，覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极；和
公共电极线，在所述液晶层的背离所述微带线的一侧。
2.根据权利要求1所述的信号调节器，其中，
所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；
所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极通过所述液晶层的一部分隔离开，其中，所述第二电极的延伸方向与所述微带线的第二部分的延伸方向相同。
3.根据权利要求2所述的信号调节器，其中，所述第一电极的长度L1和所述第二电极的长度L2满足以下条件：
Figure FDA0002444136260000011
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。
4.根据权利要求2所述的信号调节器，其中，
所述第一电极的宽度与所述第二电极的宽度相等。
5.根据权利要求2所述的信号调节器，其中，
所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；
所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；
所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别通过所述液晶层的一部分隔离开，其中，所述第三电极的延伸方向与所述微带线的第三部分的延伸方向相同。
6.根据权利要求5所述的信号调节器，其中，所述第三电极的长度L3满足以下条件：
Figure FDA0002444136260000021
其中，c为光速，f为所传输信号的频率，ε//为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向平行的情况下的液晶的介电常数，ε⊥为在液晶分子长轴的排布状态与施加到液晶的驱动电场的方向垂直的情况下的液晶的介电常数。
7.根据权利要求5所述的信号调节器，还包括：
与所述第一部分的第一端连接的第一射频口；以及
与所述第三部分的第二端连接的第二射频口。
8.根据权利要求1所述的信号调节器，还包括：
第一基板和第二基板，
其中，所述微带线、所述绝缘层、所述至少一个电极、所述液晶层和所述公共电极线位于所述第一基板与所述第二基板之间，所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极在所述第一基板上，所述公共电极线在所述第二基板上。
9.一种天线装置，包括：
至少一个如权利要求1至8任意一项所述的信号调节器；和
至少一个天线单元，所述至少一个天线单元的每一个与一个信号调节器电连接。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其中，
所述至少一个信号调节器包括多个信号调节器，所述至少一个天线单元包括多个天线单元；
所述天线装置还包括：信号传输单元，与所述多个信号调节器电连接，其中，所述信号传输单元包括功分器和合路器中的至少一个。
11.一种信号调节器的制造方法，包括：
在第一基板上形成微带线，其中，所述微带线至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；
在所述微带线的背离所述第一基板的一侧形成绝缘层，其中，所述绝缘层包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；
在所述绝缘层的背离所述微带线的一侧形成至少一个电极，所述至少一个电极包括第一电极，所述第一电极形成在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧，其中，所述第一电极的延伸方向与所述微带线的第一部分的延伸方向相同；
在所述第一基板上导入覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极的液晶层；
在第二基板上形成公共电极线；以及
将所述第一基板与所述第二基板对接，使得所述液晶层和所述公共电极线在所述第一基板与所述第二基板之间。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，
在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；
在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极形成在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极隔离开，其中，所述第二电极的延伸方向与所述微带线的第二部分的延伸方向相同。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，
在形成所述微带线的步骤中，所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；
在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；
在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极形成在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别隔离开，其中，所述第三电极的延伸方向与所述微带线的第三部分的延伸方向相同。
14.一种信号调节器的制造方法，包括：
在第一基板上形成微带线，其中，所述微带线至少包括第一部分和第二部分，所述第一部分的第一端与所述第二部分的第一端连接，所述第一部分的第二端与所述第二部分的第二端连接；
在所述微带线的背离所述第一基板的一侧形成绝缘层，其中，所述绝缘层包括覆盖所述第一部分的第一绝缘层；
在所述绝缘层的背离所述微带线的一侧形成至少一个电极，所述至少一个电极包括第一电极，所述第一电极形成在所述第一绝缘层的背离所述第一部分的一侧，其中，所述第一电极的延伸方向与所述微带线的第一部分的延伸方向相同；
在第二基板上形成公共电极线；
将所述第一基板与所述第二基板对接，使得所述微带线、所述绝缘层、所述至少一个电极和所述公共电极线在所述第一基板与所述第二基板之间；以及
将液晶导入所述第一基板与所述第二基板之间以形成覆盖所述微带线、所述绝缘层和所述至少一个电极的液晶层，所述液晶层的一部分在所述微带线与所述公共电极线之间。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，
在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第二部分的第二绝缘层；
在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第二电极，所述第二电极形成在所述第二绝缘层的背离所述第二部分的一侧，所述第二电极与所述第一电极隔离开，其中，所述第二电极的延伸方向与所述微带线的第二部分的延伸方向相同。
16.根据权利要求15所述的制造方法，其中，
在形成所述微带线的步骤中，所述微带线还包括第三部分，所述第三部分的第一端与所述第一部分的第二端连接；
在形成所述绝缘层的步骤中，所述绝缘层还包括覆盖所述第三部分的第三绝缘层；
在形成所述至少一个电极的步骤中，所述至少一个电极还包括第三电极，所述第三电极形成在所述第三绝缘层的背离所述第三部分的一侧，所述第三电极与所述第一电极、所述第二电极分别隔离开，其中，所述第三电极的延伸方向与所述微带线的第三部分的延伸方向相同。
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