CN110824734A - 液晶移相器及液晶天线 - Google Patents

液晶移相器及液晶天线 Download PDF

Info

Publication number
CN110824734A
CN110824734A CN201810910040.8A CN201810910040A CN110824734A CN 110824734 A CN110824734 A CN 110824734A CN 201810910040 A CN201810910040 A CN 201810910040A CN 110824734 A CN110824734 A CN 110824734A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
phase
substrate
adjusting unit
phase adjusting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810910040.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王瑛
丁天伦
武杰
曹雪
李亮
贾皓程
蔡佩芝
车春城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Beijing BOE Sensor Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to CN201810910040.8A priority Critical patent/CN110824734A/zh
Priority to EP19847245.8A priority patent/EP3835852A4/en
Priority to US16/641,444 priority patent/US11563260B2/en
Priority to JP2020530340A priority patent/JP7433229B2/ja
Priority to PCT/CN2019/099798 priority patent/WO2020030046A1/zh
Publication of CN110824734A publication Critical patent/CN110824734A/zh
Priority to US17/990,001 priority patent/US11876275B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/181—Phase-shifters using ferroelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • H01Q3/38—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters the phase-shifters being digital
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element

Abstract

本发明提供一种液晶移相器及液晶天线，属于通信技术领域。本发明的液晶移相器，包括：相对设置的微波传输结构和相位调整结构，以及位于所述微波传输结构与所述相位调整结构之间的液晶层；其中，所述相位调整结构包括多个相位调整单元；所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述微波传输结构上施加的电压，改变液晶层的介电常数，调整微波信号的相位；各个所述相位调整单元对应调整的相移量不同。

Description

液晶移相器及液晶天线
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种液晶移相器及液晶天线。
背景技术
移相器是用来改变电磁波信号相位的器件。理想的移相器有很小的插入损耗，而且在不同的相位状态有几乎相同的损耗，以达到幅度的平衡。移相器有电控、光控、磁控、机械控制等几种类型。移相器的基本功能是借助于控制偏压来改变微波信号的传输相位。分为数字式和模拟式(相移量连续可调)，数字式移相器是相控阵天线中重要部件，用于控制天线阵中各路信号的相位，可使辐射波束进行电扫描；也常用于在数字通信系统，作为相位调制器。在本发明中提供一种新型的数字移位器。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种可以实现相移量独立控制的液晶移相器及液晶天线。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶移相器，包括：相对设置的微波传输结构和相位调整结构，以及位于所述微波传输结构与所述相位调整结构之间的液晶层；其中，所述相位调整结构包括多个相位调整单元；所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述微波传输结构上施加的电压，改变液晶层的介电常数，调整微波信号的相位；各个所述相位调整单元对应调整的相移量不同。
优选的是，所述微波传输结构包括：
第一基底；
微带线，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上；
地电极，位于所述第一基底背离所述液晶层的侧面上；其中，所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述微带线上施加的电压，改变所述液晶层的介电常数，调整微波信号的相位。
进一步优选的是，所述相位调整结构包括：
第二基底；
所述相位调整单元设置在所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上；其中，
所述相位调整单元包括设置在所述第二基底的第一侧面上的、并排设置的多个电极条，且所述电极条与所述微带线在所述第一基底上的正投影至少部分重叠，且各个所述相位调整单元中的电极条的数量不同。
进一步优选的是，所述电极条的延伸方向与所述微带线的延伸方向垂直设置。
优选的是，所述微波传输结构包括：
第一基底；
共面波导层，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上。
进一步优选的是，所述共面波导层包括：
中心带，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上；
两条接地带，分设于所述中心带的两侧；其中，
所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述中心带上施加的电压，改变所述液晶层的介电常数，调整微波信号的相位。
进一步优选的是，所述相位调整结构包括：
第二基底；
所述相位调整单元设置在所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上；其中，
所述相位调整单元包括设置在所述第二基底的第一侧面上的、并排设置的多个电极条，且所述电极条与所述中心带在所述第一基底上的正投影至少部分重叠，且各个所述相位调整单元中的电极条的数量不同。
进一步优选的是，所述电极条的延伸方向与所述中心带的延伸方向垂直设置。
优选的是，在所述第二基底的第一侧面的周边区还设置多条偏置线，每一条所述偏置线连接与之对应的所述相位调整单元中的各电极条。
优选的是，各个所述电极条之间的间距相同。
优选的是，所述电极条的材料包括铝、银、金、铬、钼、镍、铁中的任意一种。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶天线，其包括上述的液晶移相器。
本发明具有如下有益效果：
由于在本发明的液晶移相器中，相位调整结构包括多个相位调整单元，且每个相位调整单元和微波传输结构在被施加电压形成电场后，驱动液晶层偏转，改变液晶层的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，而且不同的相位调整单元和微波传输结构在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本发明中的移相器方便控制，且功耗较小。
附图说明
图1为本发明的实施例2的液晶移相器的截面图；
图2为本发明的实施例2的液晶移相器的俯视透视图；
图3为图2中A位置的放大图；
图4为本发明的实施例3的液晶移相器的截面图；
图5为本发明的实施例3的液晶移相器的俯视透视图；
图6为图5中A位置的放大图。
其中附图标记为：1、微波传输结构；10、第一基底；11、微带线；12、地电极；13、中心带；14、接地带；2、相位调整结构；20、第二基底；21、相位调整单元；211、电极条；22、偏置线；3、液晶层；31、液晶分子。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另有定义，本实施例中使用的技术术语或者科学用语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所能理解的通常意义。本实施例中使用的“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组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“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。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
实施例1：
本实施例提供一种数字型液晶移相器，包括：相对设置的微波传输结构和相位调整结构，以及位于微波传输结构与所述相位调整结构之间的液晶层；其中，相位调整结构包括多个相位调整单元；每个相位调整单元用于根据其上施加电压和微波传输结构上施加的电压，改变液晶层的介电常数，调整微波信号的相位；各个相位调整单元对应调整的相移量不同。
其中，在此需要说明的是，移相器的位数则决定了相位调整单元的个数，也即，则移相器的个数为N，则决定了相位调整单元的个数为N个，此时则可以获得2N个相移量(或者称之为相位状态)，间隔为360°/2N。
由于在本实施例的液晶移相器中，相位调整结构包括多个相位调整单元，且每个相位调整单元和微波传输结构在被施加电压形成电场后，驱动液晶层偏转，改变液晶层的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，而且不同的相位调整单元和微波传输结构在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。
实施例2：
如图1所示，本实施例提供一种数字型液晶移相器，包括：相对设置的微波传输结构1和相位调整结构2，以及位于微波传输结构1与所述相位调整结构2之间的液晶层3；该液晶移相器中的微波传输结构1包括：第一基底10，设置在第一基底10靠近液晶层3的侧面上的微带线11，以及位于第一基底10背离液晶层3的侧面上的地电极12；相位调整结构2中的每个相位调整单元21均包括设置在第二基底20靠近液晶层3的侧面上的多个电极条211，且不同的相位调整单元21中的电极条211的数量不同。其中，微带线11和各电极条211在基底上的正投影至少部分重叠。
其中，在该种移相器中微带线11在作为微波传输结构1中的部分结构同时，还作为相位调整结构2中的部分结构。也就是说，微带线11即可以被加载电压，还可以接收或者发送微波信号。其中，特别是在实施例中，采用微带线11和地电极12作为微波传输结构1，此时，大部分微波信号的将在微带线11和地电极12之间的第一基底10中进行传输，而第一基底10通常采用玻璃、陶瓷等材料，微波信号在其中传输是不会被吸收的，故可以有效的降低微波的损耗。
其中，为了方便控制，以及布线简单，每个相位调整单元21中的各个电极条211采用同一偏置线22控制。
其中，如图2和3所示，以六位液晶数字型液晶移相器为例，该移相器共有6个相位调整单元21，不同相位调整单元21中的电极条211的数量不同；每个相位调整单元21通过偏置线22对其进行独立控制，完成64个相位量的呈现。例如：6个相位调整单元21，从上至下分别用于实现的相移量为0.9°、1.5°、3.1°、6.1°、11.5°、23.1°。
假若以微波信号实现0.9°相移量时，只需给该相移量所对应的第一个相位调整单元21所连接的偏置线22加载电压，以使偏置线22将该电压信号输出给与其连接电极条211，同时给微带线11加载电压，此时，微带线11和被加载电压的电极条211之间产生电场驱动液晶分子31偏转，从而改变液晶层3介电常数，从而使得微波信号的相位产生0.9°的相移。而假若微波信号实现的相移量为2.4°时，则需要控制第一个相位调整单元21和第二个相位调整单元21所连接的偏置线22均被加载电压信号，以控制这两个相位调整单元21中的电极条211被加载电压信号，同时给微带线11加载电压，此时，微带线11和被加载电压的电极条211之间产生电场驱动液晶分子31偏转，从而改变液晶层3介电常数，从而使得微波信号的相位产生2.4°的相移。同理，若实现其它相移量(不包括上述的6个相移量)时，则需要控制可以组合实现该相移量的相位调整单元21，按照上述方法工作，以改变微波信号的相位。
其中，在该种移相器中，第二基底20上所有电极条211呈周期性排布的，具体的，可以将各个电极条211之间的间距设置为相同的。当然，也可以各个电极条211之间的间距按照一定的规律进行排布。之所如此设置是为了方便电极条211的控制。
其中，电极条211的延伸方向与微带线11的延伸方向垂直设置。在此需要说明的是，电极条211的延伸方向和微带线11的延伸方向均是指各自的长轴方向。之所以如此设置是，为了让每个电极条211与微带线11的交叠面积足够大，以使在对每个相位调整单元21中电极条211施加电压时，能够和微带线11之间形成的电场足够大，以驱动液晶分子31偏转，改变液晶层3的介电常数，以实现移相。
其中，第一基底10和第二基底20可以采用厚度为100-1000微米的剥离基板，也可采用蓝宝石衬底，还可以使用厚度为10-500微米的聚对苯二甲酸乙二酯基板、三聚氰酸三烯丙酯基板和聚酰亚胺透明柔性基板。具体的，第一基底10和第二基底20可以采用介电损耗极低的高纯度石英玻璃。相比于普通玻璃基板，第一基底10和第二基底20采用石英玻璃可以有效减小对微波的损耗，使移相器具有低的功耗和高的信噪比。
其中，微带线11、地电极12、电极条211的材料均可以采用铝、银、金、铬、钼、镍或铁等金属制成。而且微带线11还可以采用采用透明导电氧化物制成。
其中，液晶层3中的液晶分子31为正性液晶分子或负性液晶分子，需要说明的是，当液晶分子31为正性液晶分子时，本发明具体实施例液晶分子31长轴方向与第二电极之间的夹角大于0度小于等于45度。当液晶分子31为负向液晶分子时，本发明具体实施例液晶分子31长轴方向与第二电极之间的夹角大于45度小于90度，保证了液晶分子31发生偏转后，改变液晶层3的介电常数，以达到移相的目的。
由于在本实施例的液晶移相器中，相位调整结构2包括多个相位调整单元21，且每个相位调整单元21和微带线11在被施加电压形成电场后，驱动液晶层3偏转，改变液晶层3的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，而且不同的相位调整单元21中电极条211和微带线11在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元21则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元21施加电压，而无需对所有的相位调整单元21施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。而且采用微带线11和地电极12作为微波传输结构1，此时，大部分微波信号的将在微带线11和地电极12之间的第一基底10中进行传输，而第一基底10通常采用玻璃、陶瓷等材料，微波信号在其中传输是不会被吸收的，故可以有效的降低微波的损耗。
实施例3：
如图4所示，本实施例提供一种数字型液晶移相器，包括：相对设置的微波传输结构1和相位调整结构2，以及位于微波传输结构1与所述相位调整结构2之间的液晶层3；该种移相器中的微波传输结构1包括：第一基底10，以及位于第一基底10靠近液晶层3的侧面上的共面波导层；其中，该共面波导层具体包括：中心带13，位于第一基底10上；两条接地带14，分设于所述中心带13的两侧。相位调整结构2包括：第二基底20，以及位于第二基底20靠近液晶层3上多个相位调整单元21；其中，每个相位调整单元21包括：设置在所述第二基底20的第一侧面上的、并排设置的多个电极条211，且电极条211与中心带13在所述第一基底10上的正投影至少部分重叠，且各个相位调整单元21中的电极条211的数量不同。
其中，在该种移相器中微波信号在共面波导层的中心带13和接地带14之间所限定的区域传输，而将共面波导层应用至移相器中时，液晶层3的厚度会设计的相对较薄一些，大致在4-5μm,因此微波信号会在液晶层3中传输，但是微波信号的损耗也是相对较少的。
其中，为了方便控制，以及布线简单，每个相位调整单元21中的各个电极条211采用同一偏置线22控制。
其中，如图5和6所示，以六位液晶数字型液晶移相器为例，该移相器共有6个相位调整单元21，不同相位调整单元21中的电极条211的数量不同；每个相位调整单元21通过偏置线22对其进行独立控制，完成64个相位量的呈现。例如：6个相位调整单元21，从上至下分别用于实现的相移量为0.9°、1.5°、3.1°、6.1°、11.5°、23.1°。
假若以微波信号实现0.9°相移量时，只需给该相移量所对应的第一个相位调整单元21所连接的偏置线22加载电压，以使偏置线22将该电压信号输出给与其连接电极条211，同时给中心带13加载电压，此时，中心带13和被加载电压的电极条211之间产生电场驱动液晶分子31偏转，从而改变液晶层3介电常数，从而使得微波信号的相位产生0.9°的相移。而假若微波信号实现的相移量为2.4°时，则需要控制第一个相位调整单元21和第二个相位调整单元21所连接的偏置线22均被加载电压信号，以控制这两个相位调整单元21中的电极条211被加载电压信号，同时给中心带13加载电压，此时，中心带13和被加载电压的电极条211之间产生电场驱动液晶分子31偏转，从而改变液晶层3介电常数，从而使得微波信号的相位产生2.4°的相移。同理，若实现其它相移量(不包括上述的6个相移量)时，则需要控制可以组合实现该相移量的相位调整单元21，按照上述方法工作，以改变微波信号的相位。
其中，在该种移相器中，第二基板上所有电极条211呈周期性排布的，具体的，可以将各个电极条211之间的间距设置为相同的。当然，也可以各个电极条211之间的间距按照一定的规律进行排布。之所如此设置是为了方便电极条211的控制。
其中，电极条211的延伸方向与中心带13的延伸方向垂直设置。在此需要说明的是，电极条211的延伸方向和中心带13的延伸方向均是指各自的长轴方向。之所以如此设置是，为了让每个电极条211与中心带13的交叠面积足够大，以使在对每个相位调整单元21中电极条211施加电压时，能够和中心带13之间形成的电场足够大，以驱动液晶分子31偏转，改变液晶层3的介电常数，以实现移相。
其中，第一基底10和第二基底20可以采用厚度为100-1000微米的剥离基板，也可采用蓝宝石衬底，还可以使用厚度为10-500微米的聚对苯二甲酸乙二酯基板、三聚氰酸三烯丙酯基板和聚酰亚胺透明柔性基板。具体的，第一基底10和第二基底20可以采用介电损耗极低的高纯度石英玻璃。相比于普通玻璃基板，第一基底10和第二基底20采用石英玻璃可以有效减小对微波的损耗，使移相器具有低的功耗和高的信噪比。
其中，中心带13、接地带14，以及电极条211的材料均可以采用铝、银、金、铬、钼、镍或铁等金属制成。
其中，液晶层3中的液晶分子31为正性液晶分子或负性液晶分子，需要说明的是，当液晶分子31为正性液晶分子时，本发明具体实施例液晶分子31长轴方向与第二电极之间的夹角大于0度小于等于45度。当液晶分子31为负向液晶分子31时，本发明具体实施例液晶分子31长轴方向与第二电极之间的夹角大于45度小于90度，保证了液晶分子31发生偏转后，改变液晶层3的介电常数，以达到移相的目的。
由于在本实施例的液晶移相器中，相位调整结构2包括多个相位调整单元21，且每个相位调整单元21和中心带13在被施加电压形成电场后，驱动液晶层3偏转，改变液晶层3的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，而且不同的相位调整单元21中电极条211和中心带13在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元21则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元21施加电压，而无需对所有的相位调整单元21施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。
实施例4：
本实施例提供一种液晶天线，该液晶天线包括实施例1-3中的任意一种液晶移相器。其中，在第二基底的背离液晶层的一侧还设置有至少两个贴片单元，其中，每两个贴片单元之间的间隙与电极条之间的间隙对应设置。这样一来，可以使得经过实施例1中的移相器进行相位调整后的微波信号从贴片单元之间的间隙辐射出去。
当然，在液晶天线中还包括馈电接口，用于将电缆中的微波信号馈入至微波传输结构上，例如：微带线上。
由于本实施例中的液晶天线包括实施例1-3中的任意一种液晶移相器，其中的相位调整结构包括多个相位调整单元，且每个相位调整单元和微波传输结构在被施加电压形成电场后，驱动液晶层偏转，改变液晶层的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，而且不同的相位调整单元和微波传输结构在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种液晶移相器，其特征在于，包括：相对设置的微波传输结构和相位调整结构，以及位于所述微波传输结构与所述相位调整结构之间的液晶层；其中，所述相位调整结构包括多个相位调整单元；所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述微波传输结构上施加的电压，改变所述液晶层的介电常数，调整微波信号的相位；各个所述相位调整单元对应调整的相移量不同。
2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述微波传输结构包括：
第一基底；
微带线，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上；
地电极，位于所述第一基底背离所述液晶层的侧面上；其中，
所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述微带线上施加的电压，改变所述液晶层的介电常数，调整微波信号的相位。
3.根据权利要求2所述的液晶移相器，其特征在于，所述相位调整结构包括：
第二基底；
所述相位调整单元设置在所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上；其中，
所述相位调整单元包括设置在所述第二基底的第一侧面上的、并排设置的多个电极条，且所述电极条与所述微带线在所述第一基底上的正投影至少部分重叠，且各个所述相位调整单元中的电极条的数量不同。
4.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，所述电极条的延伸方向与所述微带线的延伸方向垂直设置。
5.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述微波传输结构包括：
第一基底；
共面波导层，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上。
6.根据权利要求5所述的液晶移相器，其特征在于，所述共面波导层包括：
中心带，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上；
两条接地带，分设于所述中心带的两侧；其中，
所述相位调整单元，用于根据其上施加电压和所述中心带上施加的电压，改变所述液晶层的介电常数，调整微波信号的相位。
7.根据权利要求6所述的液晶移相器，其特征在于，所述相位调整结构包括：
第二基底；
所述相位调整单元设置在所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上；其中，
所述相位调整单元包括设置在所述第二基底的第一侧面上的、并排设置的多个电极条，且所述电极条与所述中心带在所述第一基底上的正投影至少部分重叠，且各个所述相位调整单元中的电极条的数量不同。
8.根据权利要求7所述的液晶移相器，其特征在于，所述电极条的延伸方向与所述中心带的延伸方向垂直设置。
9.根据权利要求3、7所述的液晶移相器，其特征在于，在所述第二基底的第一侧面的周边区还设置多条偏置线，每一条所述偏置线连接与之对应的所述相位调整单元中的各电极条。
10.根据权利要求3、4、7、8中任一项所述的液晶移相器，其特征在于，各个所述电极条之间的间距相同。
11.根据权利要求3、4、7、8中任一项所述的液晶移相器，其特征在于，所述电极条的材料包括铝、银、金、铬、钼、镍、铁中的任意一种。
12.一种液晶天线，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的液晶移相器。
CN201810910040.8A 2018-08-10 2018-08-10 液晶移相器及液晶天线 Pending CN110824734A (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810910040.8A CN110824734A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 液晶移相器及液晶天线
EP19847245.8A EP3835852A4 (en) 2018-08-10 2019-08-08 LIQUID CRYSTAL PHASE SHIFTER AND METHOD OF OPERATION THEREOF, LIQUID CRYSTAL ANTENNA AND COMMUNICATION DEVICE
US16/641,444 US11563260B2 (en) 2018-08-10 2019-08-08 Liquid crystal phase shifter, method for operating the same, liquid crystal antenna, and communication apparatus
JP2020530340A JP7433229B2 (ja) 2018-08-10 2019-08-08 液晶移相器及びその操作方法、液晶アンテナ及び通信装置
PCT/CN2019/099798 WO2020030046A1 (zh) 2018-08-10 2019-08-08 液晶移相器及其操作方法、液晶天线和通信设备
US17/990,001 US11876275B2 (en) 2018-08-10 2022-11-18 Liquid crystal phase shifter, method for operating the same, liquid crystal antenna, and communication apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810910040.8A CN110824734A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 液晶移相器及液晶天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110824734A true CN110824734A (zh) 2020-02-21

Family

ID=69413972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810910040.8A Pending CN110824734A (zh) 2018-08-10 2018-08-10 液晶移相器及液晶天线

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11563260B2 (zh)
EP (1) EP3835852A4 (zh)
JP (1) JP7433229B2 (zh)
CN (1) CN110824734A (zh)
WO (1) WO2020030046A1 (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111176036A (zh) * 2020-02-26 2020-05-19 京东方科技集团股份有限公司 一种调谐器及其制备方法和控制方法、电子装置
CN111273470A (zh) * 2020-03-26 2020-06-12 京东方科技集团股份有限公司 液晶移相器及电子装置
WO2021189238A1 (zh) * 2020-03-24 2021-09-30 京东方科技集团股份有限公司 移相器及天线
CN113571909A (zh) * 2021-06-30 2021-10-29 上海中航光电子有限公司 天线单元、天线装置以及电子设备
CN113611991A (zh) * 2021-07-28 2021-11-05 北京华镁钛科技有限公司 一种液晶移相器、液晶天线和移相方法
CN113675551A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 上海天马微电子有限公司 液晶移相器和液晶天线
CN113690633A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 北京道古视界科技有限公司 一种基于二元全息编码的液晶阵列天线波束合成与控制方法
CN115036658A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 上海天马微电子有限公司 移相单元及其制作方法、移相器、天线
CN115693156A (zh) * 2021-07-29 2023-02-03 北京京东方技术开发有限公司 天线、天线阵列及通信系统
WO2023240396A1 (zh) * 2022-06-13 2023-12-21 京东方科技集团股份有限公司 天线、天线阵列及电子设备
US11909118B2 (en) 2021-06-30 2024-02-20 Shanghai Tianma Micro-electronics Co., Ltd. Antenna
WO2024074045A1 (zh) * 2022-10-08 2024-04-11 中信科移动通信技术股份有限公司 移相控制系统及方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110824734A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 北京京东方传感技术有限公司 液晶移相器及液晶天线
CN110197939B (zh) * 2019-06-03 2024-04-19 北京华镁钛科技有限公司 一种超材料可调电容器结构
CN114122649B (zh) * 2019-08-29 2023-12-22 京东方科技集团股份有限公司 移相器
CN113140878B (zh) * 2020-01-19 2022-07-05 京东方科技集团股份有限公司 一种移相器及天线
CN113950772B (zh) 2020-03-27 2023-09-29 京东方科技集团股份有限公司 移相器及其制备方法、天线
CN113871864A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 成都天马微电子有限公司 液晶天线及其制作方法
CN114063324B (zh) * 2020-08-06 2024-01-16 成都天马微电子有限公司 液晶移相器和液晶天线的测试方法和测试装置
CN112490672B (zh) * 2020-10-30 2024-04-19 南京邮电大学 一种基于微波液晶衬底的电调谐天线
CN114614245B (zh) * 2020-12-04 2023-10-13 上海中航光电子有限公司 一种天线及其制作方法
TWI749987B (zh) * 2021-01-05 2021-12-11 友達光電股份有限公司 天線結構及陣列天線模組
CN114824698B (zh) * 2021-01-19 2024-04-16 京东方科技集团股份有限公司 一种移相器
CN113809491B (zh) * 2021-08-27 2023-02-14 苏治国 枝节加载的快速响应型电调谐液晶移相器
CN113889757B (zh) * 2021-11-16 2022-11-01 电子科技大学 一种基于液晶的多重极化可重构贴片天线

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11103201A (ja) 1997-09-29 1999-04-13 Mitsui Chem Inc 移相器、移相器アレイおよびフェーズドアレイアンテナ装置
EP1208613A1 (en) * 1999-08-24 2002-05-29 Paratek Microwave, Inc. Voltage tunable coplanar phase shifters
DE10009453A1 (de) * 2000-02-29 2002-04-04 Daimler Chrysler Ag Phasenschieber und Anordnung aus mehreren Phasenschiebern
US6842148B2 (en) * 2001-04-16 2005-01-11 Skycross, Inc. Fabrication method and apparatus for antenna structures in wireless communications devices
JP3830848B2 (ja) 2002-03-29 2006-10-11 英久 塩見 位相変調装置
EP2768072A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-20 Technische Universität Darmstadt Phase shifting device
CN106450765B (zh) * 2016-09-08 2019-08-13 电子科技大学 一种毫米波可重构天线
CN106532200B (zh) * 2016-12-16 2021-11-23 合肥工业大学 一种基于石墨烯电极的反射式液晶移相单元
CN106773338B (zh) * 2017-01-16 2020-02-18 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶微波移相器
CN106684551B (zh) 2017-01-24 2019-07-23 京东方科技集团股份有限公司 一种移相单元、天线阵、显示面板和显示装置
WO2019089634A1 (en) * 2017-10-30 2019-05-09 Wafer, Llc Multi-layer liquid crystal phase modulator
CN208654481U (zh) 2018-08-10 2019-03-26 北京京东方传感技术有限公司 液晶移相器及液晶天线
CN110824734A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 北京京东方传感技术有限公司 液晶移相器及液晶天线

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111176036A (zh) * 2020-02-26 2020-05-19 京东方科技集团股份有限公司 一种调谐器及其制备方法和控制方法、电子装置
WO2021189238A1 (zh) * 2020-03-24 2021-09-30 京东方科技集团股份有限公司 移相器及天线
US11411544B2 (en) 2020-03-24 2022-08-09 Boe Technology Group Co., Ltd. Phase shifter and antenna
CN111273470A (zh) * 2020-03-26 2020-06-12 京东方科技集团股份有限公司 液晶移相器及电子装置
CN113690633A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 北京道古视界科技有限公司 一种基于二元全息编码的液晶阵列天线波束合成与控制方法
CN115036658A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 上海天马微电子有限公司 移相单元及其制作方法、移相器、天线
CN113571909A (zh) * 2021-06-30 2021-10-29 上海中航光电子有限公司 天线单元、天线装置以及电子设备
CN113571909B (zh) * 2021-06-30 2024-02-09 上海中航光电子有限公司 天线单元、天线装置以及电子设备
US11909118B2 (en) 2021-06-30 2024-02-20 Shanghai Tianma Micro-electronics Co., Ltd. Antenna
CN113611991A (zh) * 2021-07-28 2021-11-05 北京华镁钛科技有限公司 一种液晶移相器、液晶天线和移相方法
CN115693156A (zh) * 2021-07-29 2023-02-03 北京京东方技术开发有限公司 天线、天线阵列及通信系统
CN115693156B (zh) * 2021-07-29 2024-02-27 北京京东方技术开发有限公司 天线、天线阵列及通信系统
CN113675551A (zh) * 2021-09-03 2021-11-19 上海天马微电子有限公司 液晶移相器和液晶天线
WO2023240396A1 (zh) * 2022-06-13 2023-12-21 京东方科技集团股份有限公司 天线、天线阵列及电子设备
WO2024074045A1 (zh) * 2022-10-08 2024-04-11 中信科移动通信技术股份有限公司 移相控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230079873A1 (en) 2023-03-16
WO2020030046A1 (zh) 2020-02-13
US11876275B2 (en) 2024-01-16
JP7433229B2 (ja) 2024-02-19
US11563260B2 (en) 2023-01-24
EP3835852A4 (en) 2022-05-11
EP3835852A1 (en) 2021-06-16
JP2021535631A (ja) 2021-12-16
US20200203827A1 (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110824734A (zh) 液晶移相器及液晶天线
CN208654481U (zh) 液晶移相器及液晶天线
US11698564B2 (en) Phase-shift unit, phase shifter and antenna
US11557838B2 (en) Liquid crystal phase shifter and antenna where effective lengths are different between an input feed terminal and multiple output feed terminals
KR102368374B1 (ko) 액정 위상 시프터, 그 동작 방법, 액정 안테나, 및 통신 장치
US20210135327A1 (en) Liquid crystal phase shifter and antenna
US11949142B2 (en) Feeding structure, microwave radio frequency device and antenna
US11837796B2 (en) Feeding structure, microwave radio frequency device and antenna
CN112164875B (zh) 微带天线、通信设备
CN110658646A (zh) 移相器及液晶天线
CN110707397A (zh) 液晶移相器及天线
CN113728512B (zh) 移相器及天线
US11876276B2 (en) Liquid crystal phase shifter and antenna
US20240085746A1 (en) Intelligent reflecting surface and intelligent reflecting device
US11799179B2 (en) Liquid crystal phase shifter, method for operating the same, liquid crystal antenna, and communication apparatus
WO2023159471A1 (zh) 天线结构、阵列天线和电子设备
WO2023181614A1 (ja) リフレクトアレイ
US20240006762A1 (en) Liquid Crystal Phase Shifter, Method for Operating the Same, Liquid Crystal Antenna, and Communication Apparatus
CN116565486A (zh) 移相器、移相器阵列、天线及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination