CN112103632A - 基于液晶材料的极化可重构天线及其制作和调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液晶材料的可重构天线，包括上层基片和下层基片，所述上层基片和下层基片之间设置有液晶层，所述上层基片的上表面具有馈电网络，下表面具有金属面，下层基片上表面具有辐射体组，所述辐射体组包括一对正交排列的辐射体；所述金属面表面具有十字开槽，所述十字开槽和辐射体组中的正交辐射体所在空间位置相对应。本发明同时提供一种基于液晶材料的极化可重构天线的制作和调控方法，本发明通过对辐射体和金属面对液晶层施加偏置电压后，液晶层中的液晶分子的介电常数发生改变，从而使得叠加后的辐射场极化将方式由线极化变为圆极化，且圆极化辐射的左/右旋向状态可动态调整，具有更高的灵活性。
Description
技术领域
本发明属于液晶天线技术领域，更具体地说，涉及一种基于液晶材料的极化可重构天线及其制作和调控方法。
背景技术
相对于线极化天线，圆极化天线可以接收任意极化方向的线极化波，而且作为发射天线时，圆极化天线辐射出的圆极化波可被任意极化方向的线极化天线接受。圆极化波还能够降低收发天线间的多径效应的影响，抑制远距离传输过程中自然环境造成的去极化效应。所以，圆极化天线能够更好地保证通信链路的畅通。此外，现今各种应用对天线提出了更为严格的要求：大容量的卫星和地面站的通信需要较宽的频带甚至圆极化及双圆极化；多目标跟踪则需要天线有较高的增益，较大范围的波束一致性和较快的跟踪速度；另外在一些需要多波束的场合如微波遥感和汽车防撞雷达等领域则需要低成本和高效的多波束通信天线。此外，圆极化天线具有可降低多径效应的影响，对线极化电波的极化不敏感，左右旋圆极化之间的极化正交性，可使发射及接收天线间的相对姿态更加灵活等优势，在卫星通讯、遥感以及深空探测等应用中，由于可避免多径效应、极化失配以及法拉第旋转效应的特点，因而被广泛应用。
圆极化可重构天线由于具有消除或减轻由多径效应产生的衰落、能够通过极化分集、实现频率复用从而有效扩大系统容量越来越受到行业的关注，目前现有技术中实现圆极化可重构多采用PIN管加载或切换馈点位置等方式。
申请公布日为2019年4月2日，申请公布号为CN109560388A，专利名称为基于基片集成波导喇叭的毫米波宽带圆极化天线的中国专利提供了一种技术方案，用于解决基片集成波导喇叭天线难以实现宽带圆极化工作的问题。其包括介质板、上金属层、下金属层、上介质块、下介质块、极化转换器和极化转换器支撑结构；上、下金属层分别位于介质板的上下表面；介质板上设置有间距渐变的金属化通孔阵列以构成馈电及喇叭结构；上、下介质块分别设置于喇叭辐射口径的上下方，以实现宽带阻抗匹配；极化转换器及其支撑结构位于喇叭辐射口径的边缘处，以实现稳定的宽带圆极化辐射。
授权公告日为2019年5月24日，授权公告号为CN105789908B，专利名称为一种新型圆极化或双圆极化柱面龙伯透镜天线的中国专利提供了另一种技术方案，包括附着在柱形透镜圆周表面的且极化方向与透镜轴向呈45°夹角的线极化馈源天线(在实现双圆极化时，更换为双线极化馈源)和为满足所需折射率及令水平极化TE0波与垂直极化TM0波产生90°相差的具有一定旋转对称剖面形状的介质板波导透镜。该技术方案具有旋转对称的结构特征，在用于方位面多波束扫面的使用场景时，沿柱形介质板波导透镜圆周布置弧形馈源阵，根据单个馈源产生的波束宽度，调整弧形馈源阵元间间距，以实现方位面的不间断波束扫描。
但上述技术方案仍然没有解决圆极化可重构天线技术成本高、控制复杂等问题，对此，有必要提出一种解决办法。
发明内容
1. 要解决的问题
针对现有技术中圆极化可重构天线技术成本高、控制复杂等问题，本发明提供一种基于液晶材料的极化可重构天线及其制作和调控方法。
2. 技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种基于液晶材料的极化可重构天线，包括上层基片和下层基片，所述上层基片和下层基片之间设置有液晶层，所述上层基片的上表面具有馈电网络，下表面具有金属面，下层基片上表面具有辐射体组，所述辐射体组包括一对正交排列的辐射体；所述金属面表面具有十字开槽，所述十字开槽和辐射体组所在空间位置相对应。本技术方案中，通过在上层基片和下层基片之间设置液晶层，当通过对其中一对辐射体和金属面对液晶层施加偏置电压后，液晶层中的液晶分子的介电常数发生改变，使得被施加偏置电压后的天线工作频率从f 0 偏移至f 1 ，在f 0 与f 1 的中间频率，正交辐射体的辐射电场将满足幅度相同且相位差90°的条件，从而使得叠加后的辐射场极化将方式由线极化变为圆极化。同样的，在通过另一对辐射体和金属面对液晶层施加偏置电压后，仍在f 0 与f 1 的中间频率，正交辐射体相位差符号将反转，进而将产生旋向相反的圆极化辐射。
进一步地，所述馈电网络采用接地共面波导形式，所述馈电网络包括中心导体带，所述中心导体带的两侧分别设置有导体平面，所述中心导体带与两侧导体平面构成平面接地共面波导传输线。
进一步地，所述中心导体带的一端位于上层基片的边缘，另一端位于上层基片的中心位置。中心导体带位于上层基片的中心位置是为了和辐射体组进行更好的耦合，从而具有更好的圆极化辐射效果。
进一步地，上层基片和下层基片采用石英制成。采用石英作为上层基片和下层基片的材质，便于生产工艺的兼容；另外石英是透明的，液晶层中的液晶分子在偏置电压的作用下发生介电常数的变化时会有亮度变化，加工好的器件可以通过肉眼初步判断是否能正常工作；而且石英的损耗比较小。
进一步地，所述液晶层的厚度为50-100微米。
进一步地，还包括电路板，所述电路板分别与辐射体组和馈电网络电连接，所述电路板将外部信号源产生的射频信号馈送给馈电网络，同时产生控制信号控制辐射体组和金属面之间的偏置电压输出。本技术方案通过电路板产生控制信号来控制偏置电压的输出，实现起来更方便，而且效果更好。
本发明还提供一种基于液晶材料的极化可重构天线的制作方法，包括以下步骤：
S1、对上层基片和下层基片分别进行处理，将馈电网络所对应的金属结构图案转移至上层基片的上表面，将金属面所对应的金属结构图案转移至上层基片的下表面，将辐射体组所对应的金属结构图案组转移至下层基片；
S2、将液晶取向剂涂至上层基片的下表面和下层基片的上表面，并进行紫外取向处理，使液晶层中的液晶分子处于水平预取向状态；
S3、使用间隔层分开上层基片和下层基片，在上层基片和下层基片之间形成一个由间隔层形成的空间，将间隔层与上层基片和下层基片整体加热至液晶清亮点以上，将液晶灌注在间隔层形成的空间中，形成液晶层；
S4、将步骤S3中形成的整体结构固定在电路板上，所述电路板上设置有开槽，天线信号从电路板的开槽中向空间辐射。
进一步地，所述步骤S1中采用光刻工艺对上层基片和下层基片分别进行处理。。
本发明还提供一种基于液晶材料的极化可重构天线的调控方法，包括以下步骤：将外部信号源产生的射频信号馈送至馈电网络，通过液晶层两侧的辐射体和金属面对液晶层施加偏置电压，使液晶层中的液晶分子介电常数发生变化。
进一步地，电路板分别与液晶层两侧的辐射体和金属面上的电极结构连接产生偏置电压的控制信号。
3. 有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
（1）本发明与现有技术中使用开关二极管及变容二极管加载，或传输线产生相位延迟等方式相比，所采用的基于液晶材料的极化可重构天线设计方法更便捷，而且节约空间；
（2）本发明的天线的制作方法能够与洁净室工艺及标准LCD面板产线工艺兼容，加工难度低，易于大规模生产；
（3）本发明整体方案不受微波有源器件工作频率及PCB工艺等因素影响，可适用在微波，毫米波，太赫兹等不同工作频率，具有更好的适应性。
附图说明
图1为本发明的结构爆炸图；
图2为本发明的电极连接结构示意图；
图3为本发明在圆极化工作状态的仿真计算结果图；
图中：1：馈电网络；11：中心导体带；12：导体平面；2：上层基片；3：金属面；4：液晶层；5：辐射体组；6：下层基片；7：电路板；8：连接片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的使用范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明包括一种基于液晶材料的极化可重构天线及其制作和调控方法，其中，一种基于液晶材料的极化可重构天线包括：包括上层基片2、下层基片6，上层基片2上表面具有馈电网络1，上层基片2下表面具有金属面3，下层基片6上表面具有一辐射体组5，辐射体组5包括两个正交排列的辐射体，在金属面3和辐射体组5之间设置有液晶层4。具体实施时，液晶层4的厚度为50-100微米。需要说明的是，由于金属面3需要与辐射体组5通过空间耦合的方式馈电，所以金属面3中间需要设置和辐射体组5的形状相同的开槽，即金属面3的中央设置有十字形开槽，以便和由两个正交排列的辐射体通过空间耦合的方式馈电。
同时，金属面3还可作为给液晶层4加偏置电压（控制信号）的负电极使用，以与电路板上与外部控制信号负极连接的的负电极连接。在施加偏置电压前，液晶层4中的液晶分子指向为水平的预取向状态；在施加偏置电压后，液晶层4的液晶分子的指向将与外加偏置电压的电场方向一致，即液晶分子的指向为垂直方向。需要说明的是，偏置电压的大小与液晶层4的厚度和液晶材料的具体型号相关，具体实施时，可根据液晶层4的具体情况来进行设置。
具体实施时，上层基片2和下层基片6可以采用石英，目前LCD显示屏大多采用石英材料，本实施例中上层基片2和下层基片6可以采用石英材质便于生产工艺的兼容，节省生产成本；另外石英是透明的，液晶层4中的液晶分子在偏置电压的作用下发生介电常数的变化时会有亮度变化，上层基片2和下层基片6采用透明的材质便于加工好的器件通过肉眼初步判断是否能正常工作；最后，石英的损耗比较小。因而，本实施例优选石英材质制作上层基片2和下层基片6。当然，也可以采用其他的方式来实现，比如硅或PCB印制电路板等。
本实施例中通过电路板7将外部信号源产生的射频信号馈送至馈电网络1，同时也通过电路板7产生控制信号（即控制偏置电压输出的信号）来实现可重构天线在输出线极化波、以及旋向相反（左旋、右旋）的两种圆极化波时的信号控制，即控制信号控制偏置电压的断开、输出，从而使可重构天线输出线极化波以及旋向相反的两种圆极化波，调控方法灵活简便。
具体实施时，电路板7设置在下层基片6的下表面，电路板7分别与馈电网络1和辐射体组5连接，具体地说，电路板7上设置有两个正电极，其中一个正电极连接馈电网络1的正电极，即中心导体带11以便将外部信号源产生的射频信号馈送给馈电网络1，另一个正电极连接辐射体组5，以便将控制信号传输给液晶层4，使液晶层4中的液晶材料在偏置电压的控制下介电常数发生改变从而实现天线在线极化、左旋圆极化和右旋圆极化之间的变化；电路板7上同时设置有一个负电极，馈电网络1的负电极（导体平面12）和电路板上的负电极连接。
由于液晶层4需要在其最邻近的金属层（本实施例中的金属面3和辐射体组5）施加偏置电压才能发生介电常数的变化，由于控制信号的正极连接到辐射体组5上，因此金属面3需要接地，具体实施时，也可以在馈电网络1中的导体平面12和金属面3之间设置一个连接片8，用导电材料涂在上层基板2的侧壁，使馈电网络1中的导体平面12和金属面3之间实现电连接，由于导体平面12接地，金属面3也接地，当电路板7上的控制信号正极连接到辐射体组5上时，辐射体组5与金属面3之间会在控制信号下产生偏置电压，从而使液晶层4中的液晶分子的介电常数发生变化，使得被施加偏置电压后的天线工作频率发生偏移，从而实现天线的极化转变。
馈电网络1采用接地共面波导形式设置，外部信号源产生射频信号通过SMA（SmallA Type）接头馈送至电路板7上，电路板7再将视频信号馈送至馈电网络1。馈电网络1包括位于中间的中心导体带11（相当于正电极）和导体平面12（相当于负电极），其中，中心导体带11为一个长条形的金属体，其一端位于上层基片2的边缘，另一端位于上层基片2的中央位置，中心导体带11做这样的设计主要是为了使其一端靠近金属面3中间的十字正交的开槽，进而更便于信号的馈送。
辐射体组5包括两对正交放置的相同尺寸的金属结构辐射体，辐射体在起到产生所需频段辐射作用的同时，还作为给液晶层4施加偏置电压（控制信号）的正电极。具体地说，在辐射体组5的边缘位置留有供金属键合线连接的控制电极，即在辐射体组5的边缘位置留有控制电极，该控制电极可供连接控制信号。
本发明的工作原理为：
在未施加偏置电压时，液晶层4中的液晶分子指向为水平的预取向状态，此时正交的两对辐射体（即辐射体组5）下方的液晶材料介电常数相同，两对辐射体的工作频率相同均为f 0 ，辐射场幅度相位相同，叠加辐射场为线极化。当通过偏置电压线对其中一对辐射体施加偏置电压后，其下方位置的液晶层4中的液晶分子的介电常数发生了变化，使得被施加偏置电压后的天线工作频率从f 0 偏移至f 1 。在f 0 与f 1 的中间频率，正交辐射体的辐射电场将满足幅度相同且相位差90°的条件，从而使得叠加后的辐射场极化方式由线极化变为圆极化。同样的，在对另一对辐射体施加偏置电压后，仍在f 0 与f 1 的中间频率，正交辐射体相位差符号将反转，进而将产生旋向相反的圆极化辐射。液晶层4中的液晶分子的介电常数变化越大，f 0 与f 1 之间的差值越大，则在f 0 与f 1 的中间频率，正交辐射体的辐射电场将满足幅度相同且相位差90°的可能性越多，从而天线的辐射场极化为圆极化的选择越多。
本发明还提供一种圆极化可重构天线的加工方法，具体实施时，该加工方法与标准液晶LCD产线工艺兼容，也可通过洁净室微纳加工工艺完成。具体包括以下步骤：
（1）通过光刻工艺（当然也可以是PCB工艺或其他类似的工艺）将金属结构的馈线（包括馈电网络1、金属面3、辐射体组5）所对应的金属结构图案分别进行转移，具体地说，将馈电网络1所对应的金属结构图案转移至上层基片2的上表面，将金属面3所对应的金属结构图案转移至上层基片2的下表面，将辐射体组5所对应的金属结构图案转移至下层基片6上，从而形成一个包括馈电网络1和金属面3的上层基片2、以及包括了辐射体组5的下层基片6的结构；
（2）将液晶取向剂旋涂（旋转涂抹，液晶加工领域的常见技术，当然也可以用其他的涂抹方式）至上层基片2、下层基片6的表面并经过紫外光处理后，液晶取向剂涂抹之后经过紫外光处理可使液晶层4中的液晶分子的方向取向一致，均处于水平预取向的方向，以便在施加偏置电压后液晶分子的方向改变方向也一致处于垂直状态，具有更好的效果；具体的紫外光处理步骤为本领域技术人员的公知常识，在此不加赘述；
（3）使用间隔层分开上层基片2、下层基片6，然后将间隔层与上层基片2、下层基片6整体加热至液晶清亮点以上，并将液晶灌注在由间隔层中间的空间中形成液晶层；
（4）将步骤（3）中形成的结构焊接在电路板7上，电路板7上设置有开槽，即为图2中的电路板刻除部分，毫米波信号从电路板刻除部分向空间辐射，最终封盒完成制备。
本发明还提供一种圆极化可重构天线的调控方法，调控方法即通过对天线施加调控信号使天线产生极化信号，图2示出了射频信号及控制信号与电路板7的连接方式，图2中的结构与图1中的物理结构完全相同，即图2中从上到下依次为：1：馈电网络（图中示出的是组成馈电网络1的中心导体带11和导体平面12，并未直接示出馈电网络1）；2：上层基片；3：金属面；4：液晶层；5：辐射体组；6：下层基片；其中控制信号用于控制液晶层4中的液晶分子的指向状态的变化，电路板7产生控制信号，然后传输给辐射体组5；外部信号源产生的射频信号通过SMA接头馈送给电路板7，然后通过电路板7馈送给馈电网络1，具体地说，电路板7的正电极连接馈电网络1上的中心导体带11（相当于正电极），馈电网络1上的导体平面12（相当于负电极）与电路板7的接地极连接。
电路板7可采用FPGA（可编程门阵列、Field Programmable Gate Array）来实现，具体控制调试信号产生的方法是本领域技术人员的公知常识，在此就不加赘述。
外部信号源产生的射频信号由SMA（Small A Type）接头连接至电路板7上的射频信号电极。电路板7上的射频信号电极与馈电网络1的中心导体带11通过金属键合方式连接，电路板7上的接地极与馈电网络1的导体平面12通过金属键合方式连接，电路板7上的控制信号电极与辐射体组5上的对应电极通过金属键合方式连接。
具体的调控方法如下：
对天线进行调控主要包括两个部分，一个是射频信号的产生，另一个是控制信号的产生，控制信号对射频信号进行调控以产生最终的圆极化信号；本实施例中，控制信号由电路板7产生，射频信号由外部信号源产生并馈送给电路板7，然后由电路板7馈送给馈电网络1。
将电路板7上的射频信号电极与位于上层基片2上的馈电网络1进行金属键合，馈送射频信号，将电路板7上的控制信号电极和位于辐射体组5上的控制电极相连接，用于控制信号传输，控制信号与射频信号在电路板上共地。随着控制信号的变化，天线产生线极化辐射波、左旋的圆极化辐射波和右旋的圆极化辐射波。
为详细说明本发明的技术效果，图3给出了一个本发明在圆极化工作状态的仿真计算结果图，图3中的曲线a表示天线增益，曲线b表示圆极化轴比。在该圆极化工作状态下，天线的3 dB轴比相对带宽为13.87~14.34 GHz约3.3%，同时带内增益>4 dB。而对另一组辐射体施加偏压后，圆极化的旋向将发生改变。两组辐射体均撤去电压后，天线将工作在线极化状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：包括上层基片和下层基片，所述上层基片和下层基片之间设置有液晶层，所述上层基片的上表面具有馈电网络，下表面具有金属面，下层基片上表面具有辐射体组，所述辐射体组包括一对正交排列的辐射体；所述金属面表面设置有十字开槽，所述十字开槽和辐射体组所在空间位置相对应。
2.根据权利要求1所述的基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：所述馈电网络采用接地共面波导形式，所述馈电网络包括中心导体带，所述中心导体带的两侧分别设置有导体平面，所述中心导体带与两侧导体平面构成平面接地共面波导传输线。
3.根据权利要求2所述的基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：所述中心导体带的一端位于上层基片的边缘，另一端位于上层基片的中心位置。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：上层基片和下层基片采用石英制成。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：所述液晶层的厚度为50-100微米。
6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于液晶材料的极化可重构天线，其特征在于：还包括电路板，所述电路板分别与辐射体组和馈电网络电连接，所述电路板将外部信号源产生的射频信号馈送给馈电网络，同时产生控制信号控制辐射体组和金属面之间的偏置电压输出。
7.一种基于液晶材料的极化可重构天线的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对上层基片和下层基片分别进行处理，将馈电网络所对应的金属结构图案转移至上层基片的上表面，将金属面所对应的金属结构图案转移至上层基片的下表面，将辐射体组所对应的金属结构图案组转移至下层基片；
S2、将液晶取向剂涂至上层基片的下表面和下层基片的上表面，并进行紫外取向处理，使液晶层中的液晶分子处于水平预取向状态；
S3、使用间隔层分开上层基片和下层基片，在上层基片和下层基片之间形成一个由间隔层形成的空间，将间隔层与上层基片和下层基片整体加热至液晶清亮点以上，将液晶灌注在间隔层形成的空间中，形成液晶层；
S4、将步骤S3中形成的整体结构固定在电路板上，所述电路板上设置有开槽，天线信号从电路板的开槽中向空间辐射。
8.根据权利要求7所述的基于液晶材料的极化可重构天线的制作方法，其特征在于：所述步骤S1中采用光刻工艺对上层基片和下层基片分别进行处理。
9.一种基于液晶材料的极化可重构天线的调控方法，其特征在于：包括以下步骤：将外部信号源产生的射频信号馈送至馈电网络，通过液晶层两侧的辐射体和金属面对液晶层施加偏置电压，使液晶层中的液晶分子介电常数发生变化。
10.根据权利要求9所述的基于液晶材料的极化可重构天线的调控方法，其特征在于：电路板分别与液晶层两侧的辐射体和金属面上的电极结构连接产生偏置电压的控制信号。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886261A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 之江实验室 | 可调多角度太赫兹波分束器及其方法 |
| CN113708064A (zh) * | 2021-10-28 | 2021-11-26 | 网络通信与安全紫金山实验室 | 一种圆极化可重构天线 |
| CN115207619A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-18 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种太赫兹波段方向图可重构天线 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160277726A1 (en) * | 2012-08-30 | 2016-09-22 | 3Nd Technology Limited | Multi-purpose eyewear article |
| CN107591625A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-16 | 电子科技大学 | 一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元 |
| CN110323559A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-10-11 | 电子科技大学 | 一种新型高性能共形阵天线 |
| CN111786118A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-16 | 电子科技大学 | 一种基于液晶可调材料的装备共型缝隙耦合天线 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011244205.6A patent/CN112103632A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160277726A1 (en) * | 2012-08-30 | 2016-09-22 | 3Nd Technology Limited | Multi-purpose eyewear article |
| CN107591625A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-16 | 电子科技大学 | 一种用于可重构平面反射阵的宽带平面反射阵单元 |
| CN110323559A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-10-11 | 电子科技大学 | 一种新型高性能共形阵天线 |
| CN111786118A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-16 | 电子科技大学 | 一种基于液晶可调材料的装备共型缝隙耦合天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GUANGHUI XU等: "Liquid Crystal-Based Polarization Reconfigurable Cross-Slot Fed Patch Antenna", 《 2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTATIONAL ELECTROMAGNETICS (ICCEM)》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886261A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-06-01 | 之江实验室 | 可调多角度太赫兹波分束器及其方法 |
| CN112886261B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-06-17 | 之江实验室 | 可调多角度太赫兹波分束器及其方法 |
| CN113708064A (zh) * | 2021-10-28 | 2021-11-26 | 网络通信与安全紫金山实验室 | 一种圆极化可重构天线 |
| CN113708064B (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-11 | 网络通信与安全紫金山实验室 | 一种圆极化可重构天线 |
| CN115207619A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-10-18 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种太赫兹波段方向图可重构天线 |
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