CN112151923A - 一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器 - Google Patents

一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器 Download PDF

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王琮
王阳
曹庭松
吴洋洋
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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Abstract

本发明实施例涉及一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器。一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器，包括：电桥、第一反射器以及第二反射器；所述电桥包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；所述电桥通过所述第二端口与所述第一反射器进行连接，所述电桥通过所述第三端口与所述第二反射器进行连接；所述第一端口为信号输入端口，所述第四端口为信号输出端口。

Description

一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器
技术领域
本发明实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器。
背景技术
相控阵天线，通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。在特殊情况下，也可以控制副瓣电平、最小值位置和整个方向图的形状，例如获得余割平方形方向图和对方向图进行自适应控制等。用机械方法旋转天线时，惯性大、速度慢，相控阵天线克服了这一缺点，波束的扫描速度高。它的馈电相位一般用电子计算机控制，相位变化速度快(毫秒量级)，即天线方向图最大值指向或其他参数的变化迅速。这是相控阵天线的最大特点。
移相器作为相控阵天线的关键部件，作为一种全新的实现方式，以液晶为基础的液晶移相器具有易于集成，连续可调，成本低廉等优点，例如，目前已有基于传输线模型、利用电容加载的液晶移相器。然而基于传输线模型、利用电容加载的液晶移相器具有高损耗，低带宽，占用面积大等的问题。
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定向耦合器的混合型液晶移相器。
第一方面，本发明实施例提供一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器，包括：
电桥、第一反射器以及第二反射器；
所述电桥包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；
所述电桥通过所述第二端口与所述第一反射器进行连接，所述电桥通过所述第三端口与所述第二反射器进行连接；
所述第一端口为信号输入端口，所述第四端口为信号输出端口。
在一个可能的实施方式中，所述电桥为3dB电桥。
在一个可能的实施方式中，通过所述第一端口输入信号时，在所述第二端口输出的第一等幅信号，与所述在第三端口输出的第二等幅信号，存在预设阈值的相位差，所述第四端口被隔离，在所述第四端口无信号输出。
在一个可能的实施方式中，所述存在预设阈值的相位差，包括：存在90度的相位差。
在一个可能的实施方式中，所述第一等幅信号被所述第一反射器全反射，所述第二等幅信号被所述第二反射器全反射；
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第一端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第一端口互相抵消；
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加。
在一个可能的实施方式中，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加，包括：
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加，同时所述第一反射器与所述第二反射器各自产生的相位在所述第四端口同时被加载。
在一个可能的实施方式中，所述第一反射器与所述第二反射器一致。
在一个可能的实施方式中，所述第一反射器与所述第二反射器分别是使用液晶电容的反射器电路。
在一个可能的实施方式中，所述使用液晶电容的反射器电路为：液晶调制的并联LC谐振电路。
在一个可能的实施方式中，所述液晶调制的并联LC谐振电路中电容为液晶结构的电可调电容。
本发明实施例提供的技术方案，提供一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器，可以极大的减小损耗，电路实现方式多样，其最大移相量，带宽，插入损耗等参数设计灵活。电路结构整体印刷于玻璃内侧，集成度高，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书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说明书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是本说明书实施例的基于定向耦合器的混合型液晶移相器的结构示意图；
图2是本说明书实施例的基于定向耦合器的混合型液晶移相器各个端口的信号状态示意图；
图3是本说明书实施例的基于定向耦合器的混合型液晶移相器各个端口的另一信号状态示意图；
图4是本说明书实施例的并联LC谐振电路。
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。
如图1所示，为本说明书实施例所提供的一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器，该基于定向耦合器的混合型液晶移相器具体可以包括：
电桥100、第一反射器110以及第二反射器120。
其中电桥100为3dB电桥100，3dB电桥100包括第一端口100A、第二端口100B、第三端口100C、第四端口100D。
3dB电桥100通过第二端口100B与第一反射器110进行连接，3dB电桥100通过第三端口100C与第二反射器120进行连接。值得注意的是，上述第一端口100A、第二端口100B、第三端口100C、第四端口100D并不是对3dB电桥100四个端口的限定，3dB电桥100四个端口中任一端口可以为第一端口100A，或者第二端口100B，或者第三端口100C，或者第四端口100D，这里仅仅是为了描述方便，对3dB电桥100四个端口进行区分。
在一具体实施例中，上述第一端口100A作为信号输入端口，第四端口100D作为信号输出端口，通过第一端口100A输入信号时，在第二端口100B输出的第一等幅信号，与在第三端口100C输出的第二等幅信号，存在预设阈值的相位差，而对于第四端口100D，第四端口100D被隔离，第四端口100D无信号输出。
其中，对于在第二端口100B输出的第一等幅信号，与在第三端口100C输出的第二等幅信号，两者之间的相位差，具体是存在90度的相位差。
例如，如图2所示，通过第一端口100A输入0相位信号时，在第二端口100B输出90度的第一等幅信号，在第三端口100C输出180度的第二等幅信号，对于在第二端口100B输出的第一等幅信号，与在第三端口100C输出的第二等幅信号，两者之间存在90度的相位差，而对于第四端口100D，第四端口100D被隔离，第四端口100D无信号输出。
在一具体实施例中，对于上述的第一等幅信号以及第二等幅信号，所述第一等幅信号被所述第一反射器110全反射，反射至3dB电桥100，所述第二等幅信号被所述第二反射器全反射，反射至3dB电桥100，意味着对于等幅信号，会被各自对应的反射器全反射至3dB电桥100。
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥100传输至所述第一端口100A，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第一端口100A互相抵消。
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥100传输至所述第四端口100D，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口100D互相叠加，同时所述第一反射器110与所述第二反射器120各自产生的相位在所述第四端口100D同时被加载，如图3所示。
例如，通过第一端口100A输入0相位信号时，在第二端口100B输出90度的第一等幅信号，在第三端口100C输出180度的第二等幅信号，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥100传输至所述第一端口100A，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第一端口100A互相抵消，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥100传输至所述第四端口100D，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口100D互相叠加，同时所述第一反射器110与所述第二反射器120各自产生的相位在所述第四端口100D同时被加载，所述第四端口100D输出360度的信号。
如此输出信号相位收到所述第一反射器110与所述第二反射器120的调制。当设计的反射器相位在360度范围内连续可调时，基于定向耦合器的混合型液晶移相器将表现为360度连续可调的状态。
在一具体实施例中，上述第一反射器110与第二反射器120，在本申请实施例中可以一致，即两个相同的反射器。
在一具体实施例中，上述第一反射器110与第二反射器120分别是使用液晶电容的反射器电路。
在一具体实施例中，对于第一反射器110可以是并联LC谐振电路，对于第二反射器120可以是并联LC谐振电路，即上述第一反射器110与第二反射器120具体是液晶调制的两个并联LC谐振电路。
值得注意的是，对于上述第一反射器110与第二反射器120，优选的，具体是液晶调制的两个并联LC谐振电路，当然也可以是其他电路，也可以是实现上述360度连续可调的状态，本申请实施例在此不再一一赘述。
在一具体实施例中，并联LC谐振电路中所用电容为液晶结构的电可调电容，如图4所示。
对于并联LC谐振电路中LC串联部分，在一具体实施例中，可以分别设计电感值，使其可在电容最小和电容最大时发生串联谐振，此时整个反射器电路表现为一个覆盖360度的可调反射器。将其加载在3dB电桥100的第二端口100B、第三端口100C，组成基于定向耦合器的混合型液晶移相器。
通过上述对本申请实施例提供的基于定向耦合器的混合型液晶移相器的描述，可以在液晶盒内部实现360度连续可调液晶移相器。电路架构简单，集成度高，且成本低。通过使用3dB电桥加载反射器的方式可以方便的实现360度的移相效果。相比于传输线形式加载的液晶移相器，损耗更低，占用面积更小。
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 (10)

1.一种基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，包括：
电桥、第一反射器以及第二反射器；
所述电桥包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口；
所述电桥通过所述第二端口与所述第一反射器进行连接，所述电桥通过所述第三端口与所述第二反射器进行连接；
所述第一端口为信号输入端口，所述第四端口为信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述电桥为3dB电桥。
3.根据权利要求2所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，通过所述第一端口输入信号时，在所述第二端口输出的第一等幅信号，与所述在第三端口输出的第二等幅信号，存在预设阈值的相位差，所述第四端口被隔离，在所述第四端口无信号输出。
4.根据权利要求3所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述存在预设阈值的相位差，包括：存在90度的相位差。
5.根据权利要求3至4任一项所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述第一等幅信号被所述第一反射器全反射，所述第二等幅信号被所述第二反射器全反射；
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第一端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第一端口互相抵消；
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加。
6.根据权利要求5所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加，包括：
所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号通过所述3dB电桥传输至所述第四端口，所述第一等幅信号以及所述第二等幅信号在所述第四端口互相叠加，同时所述第一反射器与所述第二反射器各自产生的相位在所述第四端口同时被加载。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述第一反射器与所述第二反射器一致。
8.根据权利要求7所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述第一反射器与所述第二反射器分别是使用液晶电容的反射器电路。
9.根据权利要求8所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述使用液晶电容的反射器电路为：液晶调制的并联LC谐振电路。
10.根据权利要求9所述的基于定向耦合器的混合型液晶移相器，其特征在于，所述液晶调制的并联LC谐振电路中电容为液晶结构的电可调电容。
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