CN112164875B - 微带天线、通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微带天线、通信设备，属于微波通信技术领域，其可解决现有的行波天线不具备波束扫描功能的问题。本发明的微带天线包括：相对设置的第一基板和第二基板；介质层，设置于所述第一基板和所述第二基板之间；地电极，设置于所述第一基板远离所述第二基板侧；辐射贴片和馈线段，设置于所述第一基板靠近所述第二基板侧；移相电极，设置于所述第二基板靠近所述第一基板侧；所述辐射贴片与所述馈线段间隔设置；所述移相电极所在区域与所述馈线段所在区域对应，且所述移相电极在所述第一基板上的正投影与所述馈线段在所述第一基板上的正投影至少部分重叠；所述介质层的介电常数能够根据所述移相电极与所述馈线段之间的电场变化而发生改变。

Description

微带天线、通信设备
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种微带天线、通信设备。
背景技术
相控阵天线具有波束指向快速变化的能力，易于形成多个波束，可在空间实现功率合成。这些特点使相控阵天线广泛于通信、雷达、导航等领域。同时伴随着5G通信及低轨卫星通信技术的高速发展，使得小型化、低成本、剖面低、集成度高的波束扫描天线成为各方研究的热点。
但是，发明人发现：传统的行波天线只能在某一方向上实现最大增益同时在固定频点不具备波束扫描的能力，只能作为定向天线使用，限制了其的应用范围。
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，提供一种具有波速扫描功能的微带天线。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种微带天线，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置；
介质层，设置于所述第一基板和所述第二基板之间；
地电极，设置于所述第一基板远离所述第二基板侧；
辐射贴片和馈线段，设置于所述第一基板靠近所述第二基板侧；
移相电极，设置于所述第二基板靠近所述第一基板侧；
所述辐射贴片与所述馈线段间隔设置；所述移相电极所在区域与所述馈线段所在区域对应，且所述移相电极在所述第一基板上的正投影与所述馈线段在所述第一基板上的正投影至少部分重叠；所述介质层的介电常数能够根据所述移相电极与所述馈线段之间的电场变化而发生改变。
可选的，相邻的两个所述辐射贴片与所述馈线段连接。
进一步可选的，所述辐射贴片与所述馈线段为一体成型结构。
可选的，所述移相电极的形状包括条形；
所述移相电极在所述介质基片上的正投影与其对应的所述馈线段在所述介质基片上的正投影正交。
可选的，同一区域的所述移相电极的数量为多个，多个所述移相电极沿所述馈线段的延伸方向平行排布。
可选的，所述辐射贴片和所述馈线段的数量为多个，多个所述辐射贴片之间通过所述馈线段连接；
连接两相邻所述辐射贴片的所述馈线段的数量为一条或多条。
进一步可选的，所述辐射贴片与其相邻的任意一所述馈线段的长度之和为介质波长的整数倍。
进一步可选的，所述辐射贴片的长度为所述介质波长的一半。
进一步可选的，每相邻两个所述辐射贴片限定出一个移相区域；多个所述移相区域中，所述馈线段的数量、形状及排布方式均相同；所述移相电极的数量、形状及排布方式均相同。
解决本发明技术问题所采用的另一技术方案是一种通信设备，包括权上述任意一种微带天线。
附图说明
图1为本发明的实施例的微带天线的平面结构示意图；
图2为图1中的微带天线沿虚线切割的结构示意图；
其中附图标记为：1、第一基板；11、辐射贴片；12、馈线段；13、地电极；2、第二基板；21、移相电极；3、介质层(液晶层)。
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：
本实施例提供一种微带天线，包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及设置于第二基板和第一基板之间的介质层、设置于第二基板靠近第一基板侧的移相电极、设置于第一基板远离第二基板侧的地电极、设置于第一基板靠近第二基板侧的辐射贴片和馈线段。其中，辐射贴片与馈线段间隔设置；移相电极所在区域与馈线段所在区域对应，且移相电极在第一基板上的正投影与馈线段在第一基板上的正投影至少部分重叠；介质层的介电常数能够根据移相电极与馈线段之间的电场变化而发生改变。
本实施例提供的微带天线中，在第二基板的馈线段所在区域形成与其具有交叠的移相电极。移相电极和馈线段在被施加电压后，二者之间形成电场，位于二者之间的介质层的介电常数发生改变。同时，该介质层为微带天线的微波传输介质，当微波在介电常数变化的介质层中传播时，会产生相应的相位相对变化，即相移。当产生相移的微波信号传输至辐射贴片时，通过辐射贴片辐射出去，即可实现在固定频点的波束扫描。
实施例2：
如图1和2所示，本实施例提供一种微带天线，包括：相对设置的第二基板2和第一基板1，以及设置于第二基板2和第一基板1之间的介质层3。
介质层3的介电常数能够根据移相电极21与馈线段12之间的电场变化而发生改变。具体的，介质层3可以为液晶层3。液晶作为一种各向异性材料，沿长轴和短轴方向具有不同的介电常数。在液晶两端施加偏压时，液晶会发生偏转，这样在某一确定方向上，液晶材料的介电常数会随着偏压的改变而改变。当然，本实施例中的介质层3也可以是其它与液晶类似的能够基于电场变化而改变介电常数的材料。本实施例中则以介质层3为液晶层3为例进行说明。
第一基板1靠近第二基板2的一侧间隔设置有辐射贴片11和馈线段12，远离第二基板2的一侧设置有地电极13。具体的，辐射贴片11和馈线段12的数量可为多个，多个辐射贴片11之间通过馈线段12连接。辐射贴片11和馈线段12沿第一方向依次排布，也即辐射贴片11与馈线段12在第一方向上依次交替设置。任意两个辐射贴片11之间限定出一个间隔区域，馈线段12设置于该间隔区域中，且馈线段12沿第一方向延伸。
第二基板2靠近第一基板1的一侧设置有移相电极21。移相电极21所在区域与馈线段12所在区域对应，也即移相电极21对应于相邻辐射贴片11限定出的间隔区域(也即移相区域)。并且，移相电极21在第一基板1上的正投影与馈线段12在第一基板1上的正投影至少部分重叠。
在本实施例提供的微带天线中，辐射贴片11与馈线段12、第二基板2、地电极13构成微带天线的微波传输结构，微波信号由馈线段12馈入辐射贴片11，经辐射贴片11发射出去，或者微波信号被辐射贴片11接收，由馈线段12馈出。同时，在本实施例提供的微带天线中，可向移相电极21和馈线段12施加电压信号，在微带天线的移相区域产生电场，液晶分子在该电场的作用下产生相应偏转，从而改变液晶层3的介电常数，实现微波在液晶层3中传播时，产生相应的相移，之后通过辐射贴片11辐射出去，即可实现波束扫描。
在本实施例提供的微带天线中，可选的，相邻的两个辐射贴片11与馈线段12连接。具体的，如图1所示，本实施例中，可通过馈线段12将相邻的辐射贴片11连接起来，形成级联的一个阵，构成串联微带行波天线。也即，本实施例提供的微带天线优选为行波天线。辐射贴片11开路段的不连续性产生辐射，馈线段12终端接匹配负载。现有的串联微带行波天线，不具备波束扫描的能力，只能作为定向天线使用。而本实施例提供的微带天线，在对应馈线段12所在区域设置移相电极21，并利用第二基板2，介质层3构成移相结构，能够基于移相电极21与馈线段12之间的电场改变串联微带行波天线所辐射的微波相位，使其具有波束扫描功能。
本实施例中，辐射贴片11的形状可以为正方形、矩形、三角形、等形状，但并不以此作为限制。
可选的，辐射贴片11可以与馈线段12同层设置且材料相同。此时，这两部分结构可以在一次构图工艺中制备，形成一体结构，从而可以有效的提高微带天线的生产效率，且能够节约成本。
可选的，移相电极21的形状包括条形；移相电极21在介质基片上的正投影与其对应的馈线段12在介质基片上的正投影正交。也就是说，移相电极21的延伸方向与馈线段12的延伸方向垂直。在此需要说明的是，移相电极21的延伸方向和馈线段12的延伸方向均是指各自的长轴方向。之所以如此设置是，为了让每个移相电极21与馈线段12的交叠面积足够大，以使在每个移相区域中，向移相电极21施加电压时，能够和馈线段12之间形成的电场足够大，足以驱动液晶分子偏转，改变液晶层3的节点常数，从而实现移相。
可选的，在同一移相区域中，移相电极21的数量为多个，多个移相电极21沿馈线段12的延伸方向平行排布。具体的，可以将各个移相电极21之间的间距设置为相同的。当然，也可以各个移相电极21之间的间距按照一定的规律进行排布，以方便于相电极的控制。
多个移相区域中，馈线段12的数量、形状及排布方式均相同；移相电极21的数量、形状及排布方式均相同，以便于微带天线的制备以及微波辐射的统一控制。当然，馈线段12以及移相电极21的数量、形状及排布方式也可以不同。
可选的，如图1所示，连接两相邻辐射贴片11的馈线段12的数量为一条或多条。
可选的，本实施例中，辐射贴片11与其相邻的任意一馈线段12的长度之和为介质波长的整数倍。辐射贴片11的长度为介质波长的一半。
本实施例中，第一基板1和第二基板2可以采用厚度为100-1000微米的玻璃基板，也可以采用蓝宝石衬底，还可以采用厚度为10-500微米的聚对苯二甲酸二酯基板、三聚氰酸三烯丙酯基板和聚酰亚胺透明柔性基板。
移相电极21、辐射贴片11、地电极13、馈线段12的材料均可以采用铝、银、仅、鉻、钼、镍或者铁等金属制成。
液晶层3中的液晶分子可以为正性液晶分子或负性液晶分子。
可以理解的是，当介质层3为液晶层3时，本实施例提供的微带天线还包括封框结构。该封框结构为环形结构，连接于第一基板1和第二基板2之间，封框结构用于密封液晶层3。封框结构一般为封框胶。该封框结构将第一基板1和第二基板2连接起来形成了液晶盒的盒状结构。进一步可选的，在第一基板1和第二基板2分别靠近液晶层3的一侧还设置有取向层(如中未示出)，为接近于液晶层表面的液晶分子提供一个预倾角度，使液晶分子能够在其表面上沿特定的方向取向即排列。
实施例3：
本实施例提供一种通信设备，采用实施例1或2中提供的任意一种微带天线。
在该通信设备中，通过在微带天线的馈线段所在区域形成移相结构，能够在不影响微带天线的微波传输功能的基础上，实现波速扫描功能。
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 (9)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置；
介质层，设置于所述第一基板和所述第二基板之间；
地电极，设置于所述第一基板远离所述第二基板侧；
辐射贴片和馈线段，设置于所述第一基板靠近所述第二基板侧；
移相电极，设置于所述第二基板靠近所述第一基板侧；
所述辐射贴片与所述馈线段间隔设置；所述移相电极所在区域与所述馈线段所在区域对应，且所述移相电极在所述第一基板上的正投影与所述馈线段在所述第一基板上的正投影至少部分重叠；所述介质层的介电常数能够根据所述移相电极与所述馈线段之间的电场变化而发生改变；
相邻的两个所述辐射贴片与所述馈线段连接。
2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片与所述馈线段为一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述移相电极的形状包括条形；
所述移相电极在所述介质层上的正投影与其对应的所述馈线段在所述介质层上的正投影正交。
4.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，同一区域的所述移相电极的数量为多个，多个所述移相电极沿所述馈线段的延伸方向平行排布。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片和所述馈线段的数量为多个，多个所述辐射贴片之间通过所述馈线段连接；
连接两相邻所述辐射贴片的所述馈线段的数量为一条或多条。
6.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片与其相邻的任意一所述馈线段的长度之和为介质波长的整数倍。
7.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，所述辐射贴片的长度为介质波长的一半。
8.根据权利要求5所述的微带天线，其特征在于，每相邻两个所述辐射贴片限定出一个移相区域；多个所述移相区域中，所述馈线段的数量、形状及排布方式均相同；所述移相电极的数量、形状及排布方式均相同。
9.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的微带天线。
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