CN110233315A - 移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法 - Google Patents

移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法。移相度补偿装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板面向第二基板的一侧依次设置有谐振模块和第一取向层，第二基板面向第一基板的一侧依次设置有导电层和第二取向层，第一取向层和第二取向层之间设置有液晶层。移相度补偿系统，包括加载模块：用于在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；获取模块：用于根据直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；谐振模块：用于获取液晶层的实际等效介电常数；控制模块：用于根据目标等效介电常数以及实际等效介电常数，调整直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数。提高移相器对波的相位调整的准确性。

Description

移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法
技术领域
本发明一般涉及液晶器件领域，具体涉及移相器领域，尤其涉及一种移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法。
背景技术
移相器是一种能够对波的相位进行调整的装置，在雷达、导弹姿态控制、加速器、通信、仪器仪表甚至音乐领域都有着广泛的应用。当微波在介质中传播时，介电常数的改变会使得微波相位产生变化。将介电常数随电压而改变的材料如液晶材料以及铁电材料，填充到微带线与地之间，当在微带线与地之间加上不同的电压时，会产生不同的介电常数，从而达到移相的目的。
液晶作为移相介质，分子的转动会体现的移相度上，而液晶分子本身会受到微波信号或者外界环境的影响发生一定程度的偏转，尤其是在高功率信号馈入的情况下，导致液晶分子的转动角度产生变化，使得移相度产生偏移。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种能够对移相度进行补偿的移相度补偿装置、移相度补偿系统及方法。
第一方面，本发明的移相度补偿装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板面向所述第二基板的一侧依次设置有谐振模块和第一取向层，所述第二基板面向所述第一基板的一侧依次设置有导电层和第二取向层，所述第一取向层和所述第二取向层之间设置有液晶层，所述第一取向层与所述第一基板之间设置有信号线。
第二方面，本发明的移相度补偿系统，包括
加载模块：用于在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
获取模块：用于根据所述直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
谐振模块：用于获取所述液晶层的实际等效介电常数；
控制模块：用于根据所述目标等效介电常数以及所述实际等效介电常数，调整所述直流偏压的大小，使得所述实际等效介电常数趋近所述目标等效介电常数。
第三方面，本发明的移相度补偿方法，包括以下步骤：
在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
根据所述直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
获取所述液晶层的实际等效介电常数；
根据所述目标等效介电常数以及所述实际等效介电常数，调整所述直流偏压的大小，使得所述实际等效介电常数趋近所述目标等效介电常数。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过在信号线中加载直流偏压，使得液晶层的液晶分子产生偏转，根据直流偏压获得液晶层的目标等效介电常数，谐振模块来检测液晶层的实际等效介电常数，调整信号线中加载的直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，从而完成移相度的补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性，能够解决现有的移相器的移相度受到微波信号或者外界环境的影响会产生偏移的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有的移相器的结构示意图；
图2为现有的移相器的理想情况下液晶偏转的结构示意图；
图3为现有的移相器的实际情况下液晶偏转的结构示意图；
图4为本发明的实施例的移相度补偿装置的结构示意图；
图5为本发明的实施例的移相度补偿系统的结构示意图；
图6为本发明的实施例的移相度补偿方法的流程示意图。
附图标记：10-第一基板，11-信号线，12-谐振模块，13-第一取向层，14-输入线，15-第一耦合电容，16-谐振结构，17-输出线，18-第二耦合电容，20-第二基板，21-第二取向层，22-导电层，30-液晶层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明的其中一个实施例为，请参考图4，一种移相度补偿装置，包括相对设置的第一基板10和第二基板20，第一基板10面向第二基板20的一侧依次设置有谐振模块12和第一取向层13，第二基板20面向第一基板10的一侧依次设置有导电层22和第二取向层21，第一取向层13和第二取向层21之间设置有液晶层30，第一取向层13与第一基板10之间设置有信号线11。
在本发明的实施例中，第一取向层和第二取向层均与液晶层直接接触，对液晶层的指向进行配向。向信号线中加载直流偏压，使得液晶层的分子产生偏转，根据信号线中加载的直流偏压获得液晶层的目标等效介电常数，目标等效介电常数为液晶层的理想等效介电常数。在信号线中传输第一交流微波信号时，谐振模块能够获取液晶层的实际等效介电常数，实际等效介电常数与液晶层中的液晶分子的实际偏转角度相关，通过调整信号线中直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，从而减小甚至消除微波信号或者外界环境对液晶层的影响所造成的移相度的偏差，实现了对移相度进行补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性。
图1为现有的移相器的结构示意图，在对信号线与导电层之间施加偏压时，液晶分子在理想情况下会按照图2所示的方向偏转，但是由于液晶分子本身会受到微波信号或者外界环境的影响实际情况下会按照图3所示的方向偏转。
进一步的，谐振模块12包括依次设置的输入线14、谐振结构16和输出线17，输入线14与谐振结构16之间电连接有第一耦合电容15，谐振结构16与输出线17之间电连接有第二耦合电容18。
在本发明的实施例中，向输入线中输入第二交流微波信号，第二交流微波信号能够与谐振模块发生耦合，产生谐振，具体的，第一耦合电容位于输入线与谐振结构之间，第二耦合电容位于谐振结构与输出线之间，当输入线中输入第二交流微波信号时，第二交流微波信号会在第一耦合电容和第二耦合电容处发生耦合，第一耦合电容和第二耦合电容上的耦合作用会对谐振结构产生激励，形成谐振。调整信号线中直流偏压的大小，液晶层的等效介电常数会发生变化，液晶层不同的等效介电常数会对谐振结构产生不同的影响，这种影响能够通过输出线输出的第一交流微波信号的传输系数曲线反映出来。
第一耦合电容包括两个相对间隔设置的第一金属电极，任一第一金属电极与输入线电连接，另一金属电极与谐振结构电连接。第二耦合电容包括两个相对间隔设置的第二金属电极，任一第二金属电极与谐振结构电连接，另一第二金属电极与输出线电连接。
进一步的，谐振结构16包括金属条带，金属条带的一端与第一耦合电容15电连接，另一端与第二耦合18电容电连接。
进一步的，导电层22接地，使得导电层的电动势为零，在调整信号线与导电层之间的电压时，只需要调整信号线中直流偏压的大小，调节方便。
本发明的另一个实施例为，参考图5，一种移相度补偿系统，包括
加载模块：用于在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
获取模块：用于根据直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
谐振模块：用于获取液晶层的实际等效介电常数；
控制模块：用于根据目标等效介电常数以及实际等效介电常数，调整直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数。
在本发明的实施例中，在信号线中加载直流偏压，使得液晶层的液晶分子产生偏转，根据信号线中加载直流偏压获得液晶层的目标等效介电常数，目标等效介电常数为液晶层的理想等效介电常数。在信号线中传输第一交流微波信号时，谐振模块能够获取液晶层的实际等效介电常数，实际等效介电常数与液晶层中的液晶分子的实际偏转角度相关，通过调整信号线中直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，从而减小甚至消除微波信号或者外界环境对液晶层的影响所造成的移相度的偏差，实现了对移相度进行补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性。其中，当实际等效介电常数大于目标等效介电常数时，需要减小信号线中直流偏压的大小；当实际等效介电常数小于目标等效介电常数时，需要增大信号线中直流偏压的大小。目标等效介电常数为理想情况下液晶分子偏转理想角度所对应的等效介电常数。
进一步的，控制模块用于在实际等效介电常数大于目标介电常数时，减小直流偏压的大小；在实际等效介电常数小于目标介电常数时，增大直流偏压的大小。使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，实现了对移相度进行补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性。
进一步的，谐振模块用于在向输入线输入第二交流微波信号后，根据输入线输入的第二交流微波信号以及输出线输出的第二交流微波信号，获取液晶层的实际等效介电常数。可以将输入线输入的第二交流微波信号以及输出线输出的第二交流微波信号一同输入矢量分析仪进行矢量分析，获得液晶层的实际等效介电常数。也可以通过模拟仿真的方法来拟合第二交流微波信号的传输系数曲线与已知介电常数的传输系数曲线，将与第二交流微波信号的传输系数曲线吻合的已知介电常数的传输系数曲线的介电常数作为液晶层的实际等效介电常数。
本发明的另一实施例为，参考图6，一种移相度补偿方法，包括以下步骤：
在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
根据直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
获取液晶层的实际等效介电常数；
根据目标等效介电常数以及实际等效介电常数，调整直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数。
在本发明的实施例中，在信号线中加载直流偏压，使得液晶层的液晶分子产生偏转，根据信号线中加载直流偏压获得液晶层的目标等效介电常数，目标等效介电常数为液晶层的理想等效介电常数。在信号线中传输第一交流微波信号时，谐振模块能够获取液晶层的实际等效介电常数，实际等效介电常数与液晶层中的液晶分子的实际偏转角度相关，通过调整信号线中直流偏压的大小，使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，从而减小甚至消除微波信号或者外界环境对液晶层的影响所造成的移相度的偏差，实现了对移相度进行补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性。其中，当实际等效介电常数大于目标等效介电常数时，需要减小信号线中直流偏压的大小；当实际等效介电常数小于目标等效介电常数时，需要增大信号线中直流偏压的大小。目标等效介电常数为理想情况下液晶分子偏转理想角度所对应的等效介电常数。
进一步的，调整直流偏压的大小，包括，在实际等效介电常数大于目标介电常数时，减小直流偏压的大小；在实际等效介电常数小于目标介电常数时，增大直流偏压的大小。使得实际等效介电常数趋近目标等效介电常数，实现了对移相度进行补偿，提高了移相器对波的相位调整的准确性。
进一步的，获取液晶层的实际等效介电常数，包括，在向输入线输入第二交流微波信号后，根据输入线输入的第二交流微波信号以及输出线输出的第二交流微波信号，获取液晶层的实际等效介电常数。可以将输入线输入的第二交流微波信号以及输出线输出的第二交流微波信号一同输入矢量分析仪进行矢量分析，获得液晶层的实际等效介电常数。也可以通过模拟仿真的方法来拟合第二交流微波信号的传输系数曲线与已知介电常数的传输系数曲线，将与第二交流微波信号的传输系数曲线吻合的已知介电常数的传输系数曲线的介电常数作为液晶层的实际等效介电常数。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种移相度补偿装置，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板面向所述第二基板的一侧依次设置有谐振模块和第一取向层，所述第二基板面向所述第一基板的一侧依次设置有导电层和第二取向层，所述第一取向层和所述第二取向层之间设置有液晶层，所述第一取向层与所述第一基板之间设置有信号线。
2.根据权利要求1所述的移相度补偿装置，其特征在于，所述谐振模块包括依次设置的输入线、谐振结构和输出线，所述输入线与所述谐振结构之间电连接有第一耦合电容，所述谐振结构与所述输出线之间电连接有第二耦合电容。
3.根据权利要求2所述的移相度补偿装置，其特征在于，所述谐振结构包括金属条带，所述金属条带的一端与所述第一耦合电容电连接，另一端与所述第二耦合电容电连接。
4.根据权利要求1所述的移相度补偿装置，其特征在于，所述导电层接地。
5.一种移相度补偿系统，其特征在于，包括
加载模块：用于在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
获取模块：用于根据所述直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
谐振模块：用于获取所述液晶层的实际等效介电常数；
控制模块：用于根据所述目标等效介电常数以及所述实际等效介电常数，调整所述直流偏压的大小，使得所述实际等效介电常数趋近所述目标等效介电常数。
6.根据权利要求5所述的移相度补偿系统，其特征在于，所述控制模块用于在所述实际等效介电常数大于所述目标介电常数时，减小所述直流偏压的大小；在所述实际等效介电常数小于所述目标介电常数时，增大所述直流偏压的大小。
7.根据权利要求5所述的移相度补偿系统，其特征在于，所述谐振模块用于在向输入线输入第二交流微波信号后，根据所述输入线输入的所述第二交流微波信号以及输出线输出的所述第二交流微波信号，获取所述液晶层的所述实际等效介电常数。
8.一种移相度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
在信号线中加载直流偏压和第一交流微波信号；
根据所述直流偏压，获取液晶层的目标等效介电常数；
获取所述液晶层的实际等效介电常数；
根据所述目标等效介电常数以及所述实际等效介电常数，调整所述直流偏压的大小，使得所述实际等效介电常数趋近所述目标等效介电常数。
9.根据权利要求8所述的移相度补偿方法，其特征在于，调整所述直流偏压的大小，包括，在所述实际等效介电常数大于所述目标介电常数时，减小所述直流偏压的大小；在所述实际等效介电常数小于所述目标介电常数时，增大所述直流偏压的大小。
10.根据权利要求8所述的移相度补偿方法，其特征在于，获取所述液晶层的实际等效介电常数，包括，在向输入线输入第二交流微波信号后，根据所述输入线输入的所述第二交流微波信号以及输出线输出的所述第二交流微波信号，获取所述液晶层的所述实际等效介电常数。
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