CN112151275B - 一种基于液晶的微波毫米波可调电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种基于液晶的微波毫米波可调电容器。一种基于液晶的微波毫米波可调电容器，包括：第一绝缘层，第二绝缘层，第一金属电磁信号层，第二金属电磁信号层，以及液晶层；所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层处于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间；其中所述第一金属电磁信号层处于所述第一绝缘层下方，所述第二金属电磁信号层所述第二绝缘层上方；所述液晶层处于所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层之间。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于液晶的微波毫米波可调电容器。
背景技术
电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值的电容器称作可调电容器，也叫做半微调电容器，可调电容是没有极性的。
传统的可调电容器可分为机械调节和电调节方式，其中电调节方式的可调电容器简称电可调电容器，其在射频电路中具有重要作用。
传统的电可调电容器可以分为变容二极管型可变电容器，微机械电子系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)可变电容器等。其中变容二极管型可变电容器利用二极管PN节反偏特性改变结电容的大小；微机械电子系统(MEMS)可变电容器则以精密的机械结构为基础实现电容的改变。变容二极管型可变电容器以及微机械电子系统(MEMS)可变电容器结构比较复杂，不便于集成在利用空间有限的高集成度平面电路中，另外微机械电子系统(MEMS)可变电容器加工工艺难度大，成本比较高。
发明内容
鉴于此，为解决上述技术问题或部分技术问题，本发明实施例提供一种基于液晶的微波毫米波可调电容器。
第一方面，本发明实施例提供一种基于液晶的微波毫米波可调电容器，包括：
第一绝缘层，第二绝缘层，第一金属电磁信号层，第二金属电磁信号层，以及液晶层；
所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层处于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间；其中所述第一金属电磁信号层处于所述第一绝缘层下方，所述第二金属电磁信号层所述第二绝缘层上方；
所述液晶层处于所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层之间。
在一个可能的实施方式中，在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层；
由第一ITO高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层任意位置，由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层任意位置，以实现低频的直流偏置。
在一个可能的实施方式中，所述在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层，包括：
在所述第一金属电磁信号层下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖一层GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖一层GaAs保护层。
在一个可能的实施方式中，所述在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层，包括：
在所述第一金属电磁信号层下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖多层GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖多层GaAs保护层。
在一个可能的实施方式中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层一致。
在一个可能的实施方式中，所述第一绝缘层为第一玻璃层，第二绝缘层为第二玻璃层。
在一个可能的实施方式中，通过改变所述第一ITO高阻偏置线以及所述第二ITO高阻偏置线输入的电压值，实现改变液晶分子指向的效果，从而实现连续可调的电容变化值。
在一个可能的实施方式中，所述第一金属电磁信号层与所述第二金属电磁信号层正对的重合区域为基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域。
在一个可能的实施方式中，从所述第一金属电磁信号层与所述第二金属电磁信号层中任意选取一层金属电磁信号层进行扩大，以确保基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域。
在一个可能的实施方式中，所述第一绝缘层，所述第二绝缘层，所述第一金属电磁信号层，所述第二金属电磁信号层，以及所述液晶层在液晶盒内实现。
本发明实施例提供的技术方案，提供一种基于液晶的微波毫米波可调电容器，实现在液晶盒内侧，电容结构之外为印刷电路，可以直接以印刷金属的形式实现整个包含可调电容的电路结构。集成度高，成本低，实现简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图
图1是本发明实施例的一种基于液晶的微波毫米波可调电容器的结构示意图；
图2是本发明实施例的一种基于液晶的微波毫米波可调电容器的俯视图；
图3是本发明实施例的另一种基于液晶的微波毫米波可调电容器的结构示意图；
图4是本发明实施例的一种基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域示意图；
图5是本发明实施例的一种基于液晶的微波毫米波可调电容器架构俯视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
液晶分子指向角度随着偏置电压的高低而改变，由于液晶反应速度有限，在10GHz以上频率下分子指向将不随着高频信号变动，显示为一个稳定的等效介电常数εr。作为一种各向异性材料，液晶分子在指向不同的角度时，所显示出来的等效介电常数随着角度而不同，因此可以通过调节低频偏置电压来调制射频电路的电容中的等效介电常数εr。由电容值
调制等效介电常数εr可以实现电调制的可调电容。
基于上述原理，本申请实施例设计基于液晶的微波毫米波可调电容器，其可以应用在射频环境下，其中液晶作为一种各向异性材料在该结构中作为电容的电介质。
如图1所示，为本发明实施例所提供的一种基于液晶的微波毫米波可调电容器，具体可以包括：
第一绝缘层100，第二绝缘层110，第一金属电磁信号层120，第二金属电磁信号层130，以及液晶层140。
对于上述的第一绝缘层100，所述第二绝缘层110，所述第一金属电磁信号层120，所述第二金属电磁信号层130，以及所述液晶层140在液晶盒内实现，意味着基于液晶的微波毫米波可调电容器由位于液晶盒内侧的两个平面上的两个金属电磁信号层(第一金属电磁信号层120，第二金属电磁信号层130)以及中间的液晶层140(电容介质)组成，液晶盒内侧还包括第一绝缘层100，第二绝缘层110。
其中，对于上述第一绝缘层100，第二绝缘层110，第一金属电磁信号层120，第二金属电磁信号层130，以及液晶层140，在液晶盒内侧的位置关系如图1所示：
所述第一绝缘层100与所述第二绝缘层110紧邻液晶盒内侧，所述第一金属电磁信号层120以及所述第二金属电磁信号层130处于所述第一绝缘层100与所述第二绝缘层110之间，其中所述第一金属电磁信号层120处于所述第一绝缘层100下方，所述第二金属电磁信号层130所述第二绝缘层110上方，所述液晶层140处于所述第一金属电磁信号层120以及所述第二金属电磁信号层130之间。
在一具体实施例中，在所述第一金属电磁信号层120下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs(Gallium arsenide，是Ⅲ-Ⅴ族元素化合的化合物，黑灰色固体，熔点1238℃。它在600℃以下，能在空气中稳定存在，并且不为非氧化性的酸侵蚀。砷化镓可作半导体材料，其电子迁移率高、介电常数小，能引入深能级杂质、电子有效质量小，能带结构特殊，可作外延片)保护层。
在所述第二金属电磁信号层130上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层。
对于具体的制备工艺，可以根据实际需求设置，在一具体实施例中，在所述第一金属电磁信号层120下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖一层GaAs保护层，在所述第二金属电磁信号层130上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs一层保护层。
在另一具体实施例中，在所述第一金属电磁信号层120下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖多层GaAs保护层，在所述第二金属电磁信号层130上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs多层保护层。
例如，在所述第一金属电磁信号层120下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖2或3层GaAs保护层，在所述第二金属电磁信号层130上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs2或3层保护层，可以根据实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。
由第一ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层120任意位置，由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层130任意位置，以实现低频的直流偏置，如图2所示的俯视图，因ITO高阻偏置线只需要在金属片任意位置连接，所以该图中未标注ITO高阻偏置线。
在一具体实施例中，由第一ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层120上方(即接触式连接)，或者由第一ITO(IndiumTin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层120下方(即接触式连接)，或者由第一ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层120内部(即嵌入式连接)，可以根据实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。
在一具体实施例中，由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层130上方(即接触式连接)，或者由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层130下方(即接触式连接)，或者由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层130内部(即嵌入式连接)，可以根据实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。
在一具体实施例中，上述第一绝缘层100与第二绝缘层110一致，即两个绝缘层采用的绝缘材料一致。
在一具体实施例中，优选的，上述第一绝缘层100为第一玻璃层，第二绝缘层110为第二玻璃层，如图3所示，当然也可以是其它绝缘材料的绝缘层，本发明实施例对此不作限定。
所述第一金属电磁信号层120与所述第二金属电磁信号层130正对的重合区域为基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域，如图4所示。
在一具体实施例中，本发明实施例提供的基于液晶的微波毫米波可调电容器，可以通过改变所述第一ITO高阻偏置线以及所述第二ITO高阻偏置线输入的电压值，实现改变液晶分子指向的效果，从而实现连续可调的电容变化值。
另外，对于上述的液晶盒，由于实际加工液晶盒时，上下玻璃层(即上述的第一玻璃层、第二玻璃层)存在对准误差问题，因此会影响基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域，这样导致实际生产的基于液晶的微波毫米波可调电容器的电容值出现相应的误差，出现比较严重的工艺一致性的问题。
因此提出了一种电容架构，如图5所示的电容架构俯视图，从所述第一金属电磁信号层120与所述第二金属电磁信号层130中任意选取一层金属电磁信号层进行扩大，此时被扩大的金属电磁信号层的扩大尺寸为玻璃层对准公差最大值，在这种结构下，对准误差对电容值的影响相对于未做扩大处理时的影响极大降低，如此可以确保基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域。
例如，从所述第一金属电磁信号层120与所述第二金属电磁信号层130中，选取所述第一金属电磁信号层120进行扩大，此时被扩大的金属电磁信号层的扩大尺寸为玻璃层对准公差最大值。
通过上述对本发明实施例提供的基于液晶的微波毫米波可调电容器的描述，本说明技术方案可以在液晶盒内部实现高频的基于液晶的微波毫米波可调电容器。该基于液晶的微波毫米波可调电容器可以和电路其他部分一同印刷，架构简单，集成度高，且成本低。通过一种使用两种不同尺寸的电极片的设计可以在加工公差的影响下保持比较高的工艺一致性，提高了基于液晶的微波毫米波可调电容器的设计加工可靠性和稳定性。
上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，包括：
第一绝缘层，第二绝缘层，第一金属电磁信号层，第二金属电磁信号层，以及液晶层；
所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层处于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间；其中所述第一金属电磁信号层处于所述第一绝缘层下方，所述第二金属电磁信号层所述第二绝缘层上方；
所述液晶层处于所述第一金属电磁信号层以及所述第二金属电磁信号层之间；
在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层；
由第一ITO高阻偏置线连接到所述第一金属电磁信号层任意位置，由第二ITO高阻偏置线连接到所述第二金属电磁信号层任意位置，以实现低频的直流偏置。
2.根据权利要求1所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层，包括：
在所述第一金属电磁信号层下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖一层GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖一层GaAs保护层。
3.根据权利要求1所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述在所述第一金属电磁信号层下方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖GaAs保护层，包括：
在所述第一金属电磁信号层下方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层下方覆盖多层GaAs保护层；
在所述第二金属电磁信号层上方覆盖一层液晶配向层，在所述液晶配向层上方覆盖多层GaAs保护层。
4.根据权利要求1所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层一致。
5.根据权利要求4所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述第一绝缘层为第一玻璃层，第二绝缘层为第二玻璃层。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，通过改变所述第一ITO高阻偏置线以及所述第二ITO高阻偏置线输入的电压值，实现改变液晶分子指向的效果，从而实现连续可调的电容变化值。
7.根据权利要求6所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述第一金属电磁信号层与所述第二金属电磁信号层正对的重合区域为基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域。
8.根据权利要求6所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，从所述第一金属电磁信号层与所述第二金属电磁信号层中任意选取一层金属电磁信号层进行扩大，以确保基于液晶的微波毫米波可调电容器的有效区域。
9.根据权利要求6所述的基于液晶的微波毫米波可调电容器，其特征在于，所述第一绝缘层，所述第二绝缘层，所述第一金属电磁信号层，所述第二金属电磁信号层，以及所述液晶层在液晶盒内实现。
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| Tunable Capacitor Based on Polymer-Dispersed Liquid Crystal for Power Harvesting Microsystems;Wen-Pin Shih等;《IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES》;20080924;第55卷(第10期);第2568-2573页 * |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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