CN110824735A - 液晶移相器及液晶天线 - Google Patents

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车春城
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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：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板上的液晶层；其中，所述第一基板包括：第一基底，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上的第一电极层；所述第二基板包括：第二基底，位于所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上的第二电极层；所述第一电极层包括：主体结构；所述主体结构具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；在所述主体结构的第一侧和第二侧中的至少一侧上连接有分支结构；其中，所述第二导电结构第二电极层位于所述第二基底的周边区，且与所述分支结构在所述第一基底上的正投影部分重叠。

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
如图1所示，现今的液晶移相器，通常包括相对设置的第一基板、第二基板，以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层组成，其中在第一基板靠近液晶层的侧面上设置有微带线1，在第二基板靠近液晶层的一侧设置有周期性排布的金属贴片2；对于该种移相器可以通过给微带线1和金属贴片2施加电压，以在二者之间形成电场，以使液晶层中的液晶分子偏转，从而改变液晶层的介电常数，进而改变金属贴片2和微带线1形成的交叠电容，实现对微波信号的移相。
但是，发明人发现，在现有的液晶移相器中，各个金属贴片通常是通过ITO(氧化铟锡)引线3接地连接的，而ITO引线3极易引入较大的电感和电阻，导致微波信号感受不到金属贴片2和微带线1形成的交叠电容的变化，进而导致微波信号无法移相。
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，提供一种可以对微波信号有效移相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：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板上的液晶层；其中，所述第一基板包括：第一基底，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上的第一电极层；所述第二基板包括：第二基底，位于所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上的第二电极层；
所述第一电极层包括：主体结构；所述主体结构具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；在所述主体结构的第一侧和第二侧中的至少一侧上连接有分支结构；其中，
所述第二电极层位于所述第二基底的周边区，且与所述分支结构在所述第一基底上的正投影部分重叠。
优选的是，在所述主体结构的第一侧和第二侧上均连接有所述分支结构；且连接在所述第一侧上的所述分支结构与连接在所述第二侧上的所述分支结构沿所述主体结构对称设置。
优选的是，所述第二电极层包括：第一导电结构和第二导电结构；其中，
所述第一导电结构与连接在所述主体结构的第一侧上的所述分支结构，在所述第一基底上的正投影部分重叠；
所述第二导电结构与连接在所述主体结构的第二侧上的所述分支结构，在所述第一基底上的正投影部分重叠。
优选的是，所述第一电极层为微带线；在所述第一基底背离所述液晶层的一侧设置有地电极。
优选的是，所述第一导电结构和所述第二导电结构分别通过金属连接线与所述地电极的导电端子连接。
优选的是，所述第一导电结构和第二导电结构均为面状电极。
优选的是，所述分支结构仅连接在所述主体结构的第一侧和第二侧中的一侧上；所述第二电极层仅位于所述第二基底与所有分支结构对应的一侧。
优选的是，所述第二电极层为面状电极。
优选的是，所述第一电极层为微带线；在所述第一基底背离所述液晶层的一侧设置有地电极。
优选的是，所述第二电极层通过金属连接线与所述地电极的导电端子连接。
优选的是，位于所述主体结构同一侧的多个所述分支结构的形状相同。
优选的是，位于同一侧任意两相邻的所述分支结构之间的间距相同。
优选的是，所述主体结构与所述分支结构为一体成型结构。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶天线，包括上述的液晶移相器。
本发明具有如下有益效果：
本发明的移相器中第一电极层不仅可以用于微波信号的传输，而且还能够在其上被施加电压，以及第二电极层上被施加电压时，使得第一电极层的分支结构与第二电极层之间形成电场，以使液晶分子偏转，改变液晶层的介电常数，从而实现微波信号的移相。而在本发明中将第二电极层设置在第二基底的周边区，因此，无需采用较长ITO引线为第二电极层加载电压信号，从而可以有效的避免ITO引线极易引入较大的电感和电阻，导致无法有效移相的问题。
附图说明
图1为现有的液晶移相器的俯视图；
图2为本发明的实施例2的液晶移相器的俯视图；
图3为本发明的实施例2的液晶移相器的侧视图；
图4为本发明的实施例3的液晶移相器的俯视图；
图5为本发明的实施例3的液晶移相器的侧视图。
其中附图标记为：1、微带线；2、金属贴片；3、ITO引线；10、第一电极层；11、主体结构；12、分支结构；20、第二电极层；21、第一导电结构；22、第二导电结构；30、地电极；40、第一基底；50、第二基底；60、液晶层；61、液晶分子；70、金属连接线。
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：
本实施例提供一种液晶移相器，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板上的液晶层；其中，第一基板包括：第一基底，位于第一基底靠近液晶层的侧面上的第一电极层；第一电极层包括：主体结构；主体结构具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；在主体结构的第一侧和第二侧中的至少一侧上连接有分支结构；第二基板包括：第二基底，位于第二基底靠近液晶层的侧面上的第二电极层；该第二电极层位于所述第二基底的周边区，且与分支结构在第一基底上的正投影部分重叠。
本实施例的移相器中第一电极层不仅可以用于微波信号的传输，而且还能够在其上被施加电压，以及第二电极层上被施加电压时，使得第一电极层的分支结构与第二电极层之间形成电场，以使液晶分子偏转，改变液晶层的介电常数，从而实现微波信号的移相。而在本实施例中将第二电极层设置在第二基底的周边区，因此，无需采用较长ITO引线为第二电极层加载电压信号，从而避免ITO引线极易引入较大的电感和电阻，导致无法有效移相的问题。
实施例2
结合图2和3所示，本实施例提供一种液晶移相器，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板上的液晶层60；其中，第一基板包括：第一基底40，位于第一基底40靠近液晶层60的侧面上的第一电极层10；第一电极层10包括：主体结构11；主体结构11具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；第一电极层10还包括连接在主体结构11第一侧上多个周期性排布的分支结构12。第二基板上的第二电极层20位于第二基底50的周边区，且与第一基底40上分支结构12对应的位置，且与该分支结构12在基底上的投影部分重叠。当然，分支结构12也可以连接在主体结构11的第二侧，在本实施例中也只是以分支结构12连接在主体结构11的第一侧为例进行说明。
其中，第一电极层10可以为微带线(也即微带线包括主体结构11和分支结构12，且二者为一体成型结构)，在第一基底40背离微带线的一侧还设置有地电极30，且在第一基底40上的正投影至少部分重叠。此时，地电极30和微带线构成微波传输结构，以使馈电接口馈入至微带线的大部分微波信号在地电极30和微带线之间的第一基底40中传输，而由于第一基底40通常采用玻璃材料，故基本不会吸收微波信号，故微波信号的损耗很小。而小部分的微波信号在液晶层60中传输，当微带线和第二电极层20被施加电压后，液晶分子61偏转，液晶层60的介电常数发生变化，从而实现液晶层60中微波信号的移相，之后第一基底40微波信号在液晶层60中的微波信号交互传输，从而实现微波信号整体的移相。
其中，第二电极层20可以通过金属连接线70与地电极30的导电端子连接。此时，地电极30和第二电极层20上所加载的信号一样，该种连接方便移相器的控制，同时布线简单。金属连接线70的材料可以为铜，但也不局限于铜。当然，也可以在第二基板的边缘设置导电端子，让地电极30和第二电极层20分别单独控制。
其中，第一电极层10中的各个分支结构12的尺寸相同，且各个分支接结构之间的间距相同。当然，各个分支结构12之间的间距也可以按照一定的规律排布。而且分支结构12与第二电极层20交叠的位置的宽度可以与该分支结构12其余位置的宽度不一致，可以根据具体的产品具体设定。
其中，在本实施例中将微带线的主体结构11和分支结构12设置为一体成型结构，也即二者同层设置，且材料相同，这样一来，这二者则可以在一次构图工艺中制备，从而可以提高生产效率。
其中，第一基底40和第二基底50可以采用厚度为100-1000微米的玻璃基板，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40和第二基底50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40和第二基底50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、地电极30、第二电极层20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60中的液晶分子61为正性液晶分子61或负性液晶分子61，需要说明的是，当液晶分子61为正性液晶分子61时，本发明具体实施例液晶分子61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61为负向液晶分子61时，本发明具体实施例液晶分子61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61发生偏转后，改变液晶层60的介电常数，以达到移相的目的。
本实施例的移相器中微带线不仅可以用于微波信号的传输，而且还能够在其上被施加电压，以及第二电极层20上被施加电压时，使得微带线的分支结构12与第二电极层20之间形成电场，以使液晶分子61偏转，改变液晶层60的介电常数，从而实现微波信号的移相。而在本实施例中将第二电极层20设置在第二基底50的周边区，因此，无需采用较长ITO引线为第二电极层20加载电压信号，从而可以有效的避免ITO引线极易引入较大的电感和电阻，导致无法有效移相的问题。
实施例3：
结合图4和5所示，本实施例提供一种液晶移相器，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板和第二基板上的液晶层60；其中，第一基板包括：第一基底40，位于第一基底40靠近液晶层60的侧面上的第一电极层10；第一电极层10包括：主体结构11；主体结构11具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；该种移相器还包括连接在第一电极的主体结构11的第一侧和第二侧上的分支结构12，且连接在第一侧上的分支结构12与连接在第二侧上的分支结构12沿主体结构11对称设置。第二电极层20包括：第一导电结构21和第二导电结构22；其中，第一导电结构21与连接在主体结构11的第一侧上的分支结构12，在第一基底40上的正投影部分重叠；第二导电结构22与连接在主体结构11的第二侧上的分支结构12，第一基底40上的正投影部分重叠。
其中，第一电极层10可以为微带线(也即微带线包括主体结构11和分支结构12，且二者为一体成型结构)，在第一基底40背离微带线的一侧还设置有地电极30，且在第一基底40上的正投影至少部分重叠。此时，地电极30和微带线构成微波传输结构，以使馈电接口馈入至微带线的大部分微波信号在地电极30和微带线之间的第一基底40中传输，而由于第一基底40通常采用玻璃材料，故基本不会吸收微波信号，故微波信号的损耗很小。而小部分的微波信号在液晶层60中传输，当微带线和第一导电结构21和第二导电结构22被施加电压后，液晶分子61偏转，液晶层60的介电常数发生变化，从而实现液晶层60中微波信号的移相，之后第一基底40微波信号在液晶层60中的微波信号交互传输，从而实现微波信号整体的移相。
其中，第一导电结构21和第二导电结构22可以分别通过金属连接线70与地电极30的导电端子连接。此时，地电极30、第一导电结构21和第二导电结构22上所加载的信号一样，方便移相器的控制。金属连接线70的材料可以为铜，但也不局限于铜。当然，也可以在第二基板的边缘设置导电端子，让地电极30、第一导电结构21和第二导电结构22分别单独控制。
其中，第一电极层10中的各个分支结构12的尺寸相同，且各个分支接结构之间的间距相同。当然，各个分支结构12之间的间距也可以按照一定的规律排布。而且分支结构12与第二电极层20的第一导电结构21和第二导电结构22交叠的位置的宽度可以与该分支结构12其余位置的宽度不一致，可以根据具体的产品具体设定。
其中，在本实施例中将第一电极层10的主体结构11和分支结构12设置为一体成型结构，也即二者同层设置，且材料相同，这样一来，这二者则可以在一次构图工艺中制备，从而可以提高生产效率。
其中，第一基底40和第二基底50可以采用厚度为100-1000微米的玻璃基板，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40和第二基底50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40和第二基底50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、地电极30、第一导电结构21、第二导电结构22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60中的液晶分子61为正性液晶分子61或负性液晶分子61，需要说明的是，当液晶分子61为正性液晶分子61时，本发明具体实施例液晶分子61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61为负向液晶分子61时，本发明具体实施例液晶分子61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61发生偏转后，改变液晶层60的介电常数，以达到移相的目的。
本实施例的移相器中微带线不仅可以用于微波信号的传输，而且还能够在其上被施加电压，以及第一导电结构21和第二导电结构22上被施加电压时，使得连接在微带线的主体结构11的第一侧的分支结构12与第一导电结构21之间，以及使得连接在微带线的主体结构11的第二侧的分支结构12与第二导电结构22之间形成电场，以使对应位置的液晶分子61偏转，改变液晶层60的介电常数，从而实现微波信号的移相。而在本实施例中将第二电极层20设置在第二基底50的周边区，因此，无需采用较长ITO引线为第二电极层20加载电压信号，从而可以有效的避免ITO引线极易引入较大的电感和电阻，导致无法有效移相的问题。
实施例4：
本实施例提供一种液晶天线，其包括实施例1-3中任意一种液晶移相器，故该液晶移相器的移相效果更好。
其中，在第二基底50的背离液晶层60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分支结构12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信号传输结构上，例如：微带线上。
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 (14)

1.一种液晶移相器，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；其中，所述第一基板包括：第一基底，位于所述第一基底靠近所述液晶层的侧面上的第一电极层；所述第二基板包括：第二基底，位于所述第二基底靠近所述液晶层的侧面上的第二电极层；其特征在于，
所述第一电极层包括：主体结构；所述主体结构具有沿微波信号轴向、相对设置的第一侧和第二侧；在所述主体结构的第一侧和第二侧中的至少一侧上连接有分支结构；其中，
所述第二电极层位于所述第二基底的周边区，且与所述分支结构在所述第一基底上的正投影部分重叠。
2.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，在所述主体结构的第一侧和第二侧上均连接有所述分支结构；且连接在所述第一侧上的所述分支结构与连接在所述第二侧上的所述分支结构沿所述主体结构对称设置。
3.根据权利要求2所述的液晶移相器，其特征在于，所述第二电极层包括：第一导电结构和第二导电结构；其中，
所述第一导电结构与连接在所述主体结构的第一侧上的所述分支结构，在所述第一基底上的正投影部分重叠；
所述第二导电结构与连接在所述主体结构的第二侧上的所述分支结构，在所述第一基底上的正投影部分重叠。
4.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，所述第一电极层为微带线；在所述第一基底背离所述液晶层的一侧设置有地电极。
5.根据权利要求4所述的液晶移相器，其特征在于，所述第一导电结构和所述第二导电结构分别通过金属连接线与所述地电极的导电端子连接。
6.根据权利要求3所述的液晶移相器，其特征在于，所述第一导电结构和第二导电结构均为面状电极。
7.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，所述分支结构仅连接在所述主体结构的第一侧和第二侧中的一侧上；所述第二电极层仅位于所述第二基底与所有分支结构对应的一侧。
8.根据权利要求5所述的液晶移相器，其特征在于，所述第二电极层为面状电极。
9.根据权利要求5所述的液晶移相器，其特征在于，所述第一电极层为微带线；在所述第一基底背离所述液晶层的一侧设置有地电极。
10.根据权利要求9所述的液晶移相器，其特征在于，所述第二电极层通过金属连接线与所述地电极的导电端子连接。
11.根据权利要求1所述的液晶移相器，其特征在于，位于所述主体结构同一侧的多个所述分支结构的形状相同。
12.根据权利要求11所述的液晶移相器，其特征在于，位于同一侧任意两相邻的所述分支结构之间的间距相同。
13.根据权利要求1所述液晶移相器，其特征在于，所述主体结构与所述分支结构为一体成型结构。
14.一种液晶天线，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的液晶移相器。
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