CN113540766B - 相控阵天线及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种相控阵天线及其控制方法，涉及电磁波技术领域，减少了相控阵天线中移相器数量，降低了相控阵天线的成本。相控阵天线包括第一基板和第二基板，第一基板和第二基板正对区域之间形成腔体，腔体包括多个移相单元，移相单元包括：馈电部，设于第一基板朝向第二基板的表面，与射频信号端连接；辐射体，设于第一基板朝向第二基板的表面，与馈电部连接；接地电极，设于第一基板朝向第二基板的表面，与接地信号端连接，接地电极分别与馈电部、辐射体绝缘；驱动电极，设于第二基板朝向第一基板的表面，与控制信号线连接，在垂直第一基板所在平面方向上，驱动电极与馈电部和接地电极交叠；液晶，位于第一基板和第二基板之间。

Description

相控阵天线及其控制方法
【技术领域】
本发明涉及电磁波技术领域，尤其涉及一种相控阵天线及其控制方法。
【背景技术】
随着通信系统的逐渐演进，相控阵天线得到了广泛的应用，在现有技术中，相控阵天线包括多个天线单元，天线单元对射频信号进行移相并将移相后的射频信号辐射出去，多个天线单元辐射的射频信号相互干涉后，形成具有一个主瓣方向的波束。由于现有的移相器为固定移相的装置，因此，若每个天线单元只包括一个移相器，一个天线单元只能辐射一种相位的射频信号，当多个天线单元发射的射频信号干涉后，就只能使天线形成一种具有特定主瓣方向的波束，无法对波束的主瓣方向进行调整，所以目前每个天线单元会对应多个移相器，通过电子开关选择不同的移相器进行移相，使得天线单元发射的射频信号具有不同的相位，进而实现对相控阵天线主瓣方向的调整。
但是如此一来，相控阵天线中所需设置的移相器数量就会很多，进而导致相控阵天线成本很高，且功耗很大。尤其地，随着5G甚至6G时代的到来，在基站、车载、低轨卫星通讯等领域，相控阵天线的需求也在增加，因此，如何降低相控阵天线的制作成本成为了目前丞待解决的技术问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种相控阵天线及其控制方法，减少了相控阵天线中所需的移相器数量，降低了相控阵天线的成本。
一方面，本发明实施例提供了一种相控阵天线，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板的正对区域之间形成腔体，所述腔体包括多个移相单元，每个所述移相单元包括：
馈电部，所述馈电部设于所述第一基板朝向所述第二基板的表面，所述馈电部与射频信号端电连接；
辐射体，所述辐射体设于第一基板朝向所述第二基板的表面，所述辐射体与所述馈电部电连接；
接地电极，所述接地电极设于所述第一基板朝向所述第二基板的表面，所述接地电极与接地信号端电连接，并且，所述接地电极分别与所述馈电部、所述辐射体电绝缘；
驱动电极，所述驱动电极设于所述第二基板朝向所述第一基板的表面，所述驱动电极与控制信号线电连接，并且，在垂直于所述第一基板所在平面的方向上，所述驱动电极分别与所述馈电部和所述接地电极交叠；
液晶，所述液晶位于所述第一基板和所述第二基板之间。
另一方面，本发明实施例提供了一种相控阵天线的控制方法，应用于上述相控阵天线，包括：
射频信号端向移相单元中的馈电部提供射频信号，接地信号端向所述移相单元中的接地电极提供接地信号，控制信号线向所述移相单元中的驱动电极提供控制信号；
所述移相单元中的液晶在所述驱动电极和所述接地电极形成的电场的作用下发生偏转，使所述液晶的介电常数发生变化，对所述馈电部中传输的射频信号进行移相；
移相后的射频信号经由所述移相单元中的辐射体辐射出去；
多个所述移相单元辐射的多个射频信号发生干涉，形成具有主瓣方向的波束。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
可见，采用本发明实施例所提供的技术方案，一方面，每个移相单元都能在不同的控制信号的作用下辐射出具有不同相位的辐射信号，从而实现对相控阵天线最终形成的波束的主瓣方向进行调整，相较于现有技术，在很大程度上减少了相控阵天线所需的移相单元，也就是移相器的数量，从而有效降低了相控阵天线的制作成本；另一方面，馈电部、辐射体和接地电极均设置在第一基板朝向第二基板的表面，因此，在形成馈电部、辐射体和接地电极的工艺流程中，仅需在第一基板的表面蒸镀一层金属，例如蒸镀一层铜，然后采用一次掩膜工艺即可刻蚀形成馈电部、辐射体和接地电极，简化了工艺流程，且降低了制作成本；再一方面，本发明实施例所提供的相控阵天线是通过液晶的偏转实现射频信号的移相功能，由于目前液晶面板的产能较高，因而也能在一定程度上降低相控阵天线的制作成本。
此外，由于现有的移相器是固定移相的装置，每个移相器只能辐射一种相位的射频信号，当多个天线单元分别通过电子开关选择某个移相器进行移相后，波束主瓣方向的形成是不连续的，例如，当天线单元包括有限数量的移相器时，若需要控制相控阵天线的波束的主瓣方向在10°～50°范围内调整，天线单元通过切换不同的移相器，只能够将波束的主瓣方向调整为10°、30°、50°，而采用本发明实施例所提供的相控阵天线，移相单元对射频信号的移相程度受控制信号控制，而控制信号可以调整为任意值，因而单个移相单元对射频信号能够进行各个程度的移相，最终使相控阵天线形成波束的主瓣方向可以调整为10°～50°中的任意方向，即，相控阵天线形成波束的主瓣方向的变化可以是连续的。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所提供的相控阵天线的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的相控阵天线的俯视图；
图3为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的相控阵天线的另一种结构示意图；
图5为图4沿A1-A2方向的剖视图；
图6为本发明实施例所提供的相控阵天线中第一基板的俯视图；
图7为本发明实施例所提供的第二基板的俯视图；
图8为图5沿B1-B2方向的剖视图；
图9为图5沿A1-A2方向的另一种剖视图；
图10为本发明实施例所提供的射频信号端和接地信号端的设置示意图；
图11为本发明实施例所提供的馈电部和驱动电极的结构示意图；
图12为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的另一种结构示意图；
图13为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的又一种结构示意图；
图14为本发明实施例所提供的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二来描述基板、移相区域、绝缘层和连接过孔，但这些基板、移相区域、绝缘层和连接过孔不应限于这些术语，这些术语仅用来将基板、移相区域、绝缘层和连接过孔彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一基板也可以被称为第二基板，类似地，第二基板也可以被称为第一基板。
本发明实施例提供了一种相控阵天线，如图1～图3所示，图1为本发明实施例所提供的相控阵天线的结构示意图，图2为本发明实施例所提供的相控阵天线的俯视图，图3为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的结构示意图，该相控阵天线包括相对设置的第一基板1和第二基板2，第一基板1和第二基板2的正对区域之间形成腔体3，腔体3包括多个移相单元4，其中，第一基板1和第二基板2可以为玻璃基板、聚酰亚胺(Polyimide，PI)基板或液晶高分子聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)基板。
每个移相单元4包括：馈电部5，馈电部5设于第一基板1朝向第二基板2的表面，馈电部5与射频信号端6电连接；辐射体7，辐射体7设于第一基板1朝向第二基板2的表面，辐射体7与馈电部5电连接；接地电极8，接地电极8设于第一基板1朝向第二基板2的表面，接地电极8与接地信号端9电连接，并且，接地电极8分别与馈电部5、辐射体7电绝缘，也就是说，接地电极8与馈电部5和辐射体7之间均具有间隙；驱动电极10，驱动电极10设于第二基板2朝向第一基板1的表面，驱动电极10与控制信号线11电连接，并且，在垂直于第一基板1所在平面的方向上，驱动电极10分别与馈电部5和接地电极8投影交叠；液晶12，液晶12位于第一基板1和第二基板2之间。
可以理解的是，第一基板1朝向第二基板2的一侧、以及第二基板2朝向第一基板1的一侧均设置有配向膜13，以驱动液晶12正常偏转，而且，每个移相单元4还对应设置有用于对液晶12的位置进行限定的封框胶14。
具体地，在控制相控阵天线发射波束时，射频信号端6向各移相单元4中的馈电部5提供射频信号，接地信号端9向各移相单元4中的接地电极8提供接地信号，控制信号线11向各移相单元4中的驱动电极10提供控制信号；移相单元4中的液晶12在驱动电极10和接地电极8形成的电场的作用下发生偏转，使液晶12的介电常数发生变化，对馈电部5中传输的射频信号进行移相，移相后的射频信号经由移相单元4中的辐射体7辐射出去；多个移相单元4辐射的多个射频信号发生干涉，形成具有主瓣方向的波束。
其中，对于单个移相单元4来说，控制信号线11通过向驱动电极10提供不同的控制信号，驱动电极10与接地电极8形成的电场驱动液晶12偏转后，能够使液晶12具有不同的介电常数，从而使该移相单元4对射频信号进行不同程度的移相，也就是说，在本发明实施例中，移相单元4为控制信号电压可变的移相单元4，一个移相单元4能够辐射出具有多种相位的射频信号，如此一来，通过对移相单元4辐射的射频信号的相位进行调整，当多个移相单元4辐射的射频信号相互干涉后，就能对最终形成的波束的主瓣方向进行调整。
可见，采用本发明实施例所提供的相控阵天线，一方面，每个移相单元4都能在不同的控制信号的作用下辐射出具有不同相位的辐射信号，从而实现对相控阵天线最终形成的波束的主瓣方向进行调整，相较于现有技术，在很大程度上减少了相控阵天线所需的移相单元4，也就是移相器的数量，从而有效降低了相控阵天线的制作成本；另一方面，馈电部5、辐射体7和接地电极8均设置在第一基板1朝向第二基板2的表面，因此，在形成馈电部5、辐射体7和接地电极8的工艺流程中，仅需在第一基板1的表面蒸镀一层金属，例如蒸镀一层铜，然后采用一次掩膜工艺即可刻蚀形成馈电部5、辐射体7和接地电极8，简化了工艺流程，且降低了制作成本；再一方面，本发明实施例所提供的相控阵天线是通过液晶的偏转实现射频信号的移相功能，由于目前液晶面板的产能较高，因而也能在一定程度上降低相控阵天线的制作成本。
此外，由于现有的移相器是固定移相的装置，每个移相器只能辐射一种相位的射频信号，当多个天线单元分别通过电子开关选择某个移相器进行移相后，波束主瓣方向的形成是不连续的，例如，当天线单元包括有限数量的移相器时，若需要控制相控阵天线的波束的主瓣方向在10°～50°范围内调整，天线单元通过切换不同的移相器，只能够将波束的主瓣方向调整为10°、30°、50°，而采用本发明实施例所提供的相控阵天线，移相单元4对射频信号的移相程度受控制信号控制，而控制信号可以调整为任意值，因而单个移相单元4对射频信号能够进行各个程度的移相，最终使相控阵天线形成波束的主瓣方向可以调整为10°～50°中的任意方向，即，相控阵天线形成波束的主瓣方向的变化可以是连续的。
此外，还需要说明的是，移相单元4中的辐射体7既可以辐射信号，也可以接收信号，当辐射体7接收射频信号时，移相单元4中的液晶12控制射频信号移相后，移相后的射频信号经由馈电部5传输至射频信号端6，进而经由射频信号端6输出。
可选地，请再次参见图2，相控阵天线还包括馈电线15，多个移相单元4中的馈电部5通过馈电线15电连接至同一个射频信号端6，从而使得射频信号端6提供的射频信号经由馈电线15传输至各个移相单元4的馈电部5中，保证了各移相单元4的正常工作，而且，如此设置，相控阵天线中仅需设置一个射频信号端6就可将射频信号传输至各移相单元的4的馈电部5中，减少了所需设置的射频信号端6的数量，进一步降低了相控阵天线的制作成本。
可选地，如图4～图6所示，图4为本发明实施例所提供的相控阵天线的另一种结构示意图，图5为图4沿A1-A2方向的剖视图，图6为本发明实施例所提供的相控阵天线中第一基板的俯视图，第一基板1具有第一移相区域17和连接区域18，第二基板2具有第二移相区域19；第一移相区域17和第二移相区域19正对形成腔体3，在垂直第一基板1所在平面的方向上，第二基板2的边缘与连接区域18互不交叠；馈电线15和射频信号端6在连接区域18内电连接，例如，馈电线15和射频信号端6在连接区域18内焊接或金属键合，从而在射频信号端6、馈电线15与馈电部5之间形成射频信号的传输通路，保证射频信号端6提供的射频信号传输至各移相单元4的馈电部5中。
而且，在第一基板1中划分出独立于第一移相区域17的连接区域18，馈电线15经由第一移相区域17延伸至连接区域18，在连接区域18内与射频信号端6实现电连接，通过令连接区域18凸出于第二基板2的边缘，第一基板1和第二基板2对盒后，在将射频信号端6与馈电线15通过焊接或金属键合工艺实现二者的电连接时，能够避免第二基板2的遮挡，提高焊接工艺或金属键合工艺的可操作性。
可选地，请再次参见图2，多个移相单元4的驱动电极10与多条控制信号线11一一对应电连接，基于该种设置方式，各移相单元4接收的控制信号相互独立，通过单独控制各移相单元4对射频信号的移相，能够提高对相控阵天线形成的波束的主瓣方向调整的精确度。
可选地，如图7所示，图7为本发明实施例所提供的第二基板的俯视图，相控阵天线还包括柔性电路板70，柔性电路板70具有多个控制信号端21，多个控制信号端21与多条控制信号线11一一对应电连接，从而在柔性电路板70的控制信号端21、控制信号线11与驱动电极10之间形成控制信号的传输通路，保证控制信号传输至驱动电极10中，进而保证驱动电极10与接地电极8之间形成电场，驱动液晶12偏转，对射频信号进行移相。
进一步地，结合图7，如图8所示，图8为图4沿B1-B2方向的剖视图，第一基板1具有第一移相区域17，第二基板2具有第二移相区域19和绑定区域22；第一移相区域17和第一连接区域正对形成腔体3，在垂直第二基板2所在平面的方向上，第一基板1的边缘与绑定区域22互不交叠；控制信号端21和控制信号线11在绑定区域22内电连接，例如，控制信号端21和控制信号线11可通过各向异性导电膜压接在一起。
通过在第二基板2中划分出独立于第二移相区域19的绑定区域22，并且令绑定区域22凸出于第一基板1的边缘，第一基板1和第二基板2对盒后，在将柔性电路板70的多个控制信号端21和控制信号线11压接以实现电连接时，能够避免第一基板1的遮挡，提高压接工艺的可操作性。
可选地，如图9所示，图9为图4沿A1-A2方向的另一种剖视图，第一基板1具有第一移相区域17和连接区域18，第二基板2具有第二移相区域19；第一移相区域17和第二移相区域19正对形成腔体3，在垂直第一基板1所在平面的方向上，第二基板2的边缘与连接区域18互不交叠；接地电极8和接地信号端9在连接区域18内电连接，例如，接地电极8和接地信号端9在连接区域18内焊接或金属键合，从而在接地信号端9与接地电极8之间形成接地信号的传输通路，保证接地信号传输至接地电极8中，进而保证接地电极8与驱动电极10之间形成电场，驱动液晶12偏转，对射频信号进行移相。
而且，通过在第一基板1中划分出独立于第一移相区域17的连接区域18，并且令连接区域18凸出于第二基板2的边缘，第一基板1和第二基板2对盒后，在将接地电极8和接地信号端9焊接或金属键合以实现电连接时，能够避免第二基板2的遮挡，提高焊接工艺或金属键合工艺的可操作性。
可选地，请再次参见图2，多个移相单元4的接地电极8相互连通，此时，仅需利用一个接地信号端9就能够对全部移相单元4中的接地电极8提供接地信号，减少了所需设置的接地信号端9的数量，从而进一步降低了相控阵天线的制作成本。
此外，如图10所示，图10为本发明实施例所提供的射频信号端和接地信号端的设置示意图，第一基板1的连接区域18内还设置有支撑部件30，第一基板1上设置有通孔31，支撑部件30贯穿通孔31，通过焊接的方式被固定在第一基板1上，即，通过焊点32对支撑部件30进行固定，射频信号端6和接地信号端9分别固定在支撑部件30上，以实现射频信号端6和接地信号端9与第一基板1的固定，并且，射频信号端6和接地信号端9可分别设置在支撑部件30的相对侧，在支撑部件30的两侧分别实现射频信号端6与馈电线15、以及接地信号端9与接地电极8的电连接。示例性地，当射频信号端6与馈电线15通过焊接方式实现电连接时，射频信号端6与馈电线15通过焊点33焊接在一起，当接地信号端9和接地电极8通过焊接的方式实现电连接时，接地信号端9与接地电极8通过焊点34焊接在一起。
可选地，如图11所示，图11为本发明实施例所提供的馈电部和驱动电极的结构示意图，馈电部5为带状电极，驱动电极10为块状电极，在垂直于第二基板2所在平面的方向上，馈电部5的正投影位于驱动电极10的正投影内。将驱动电极10设置为块状电极，并令其覆盖馈电部5，一方面，能够保证馈电部5上传输的射频信号均能在驱动电极10形成的电场的作用下移相，另一方面，还能增大驱动电极10和接地电极8之间的正对面积，以保证尽量多的液晶12处于驱动电极10和接地电极8所形成的电场中，提高液晶12的偏转效率，进而提高对射频信号移相的准确性。
可选地，如图12所示，图12为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的另一种结构示意图，馈电部5背向第一基板1的一侧设置有第一绝缘层24，第一绝缘层24覆盖馈电部5、辐射体7和接地电极8。通过设置第一绝缘层24对馈电部5、辐射体7和接地电极8进行覆盖，能够避免馈电部5、辐射体7和接地电极8裸露，降低馈电部5、辐射体7和接地电极8被氧化、被腐蚀的风险，进而提高了移相单元4工作的稳定性与可靠性。
可选地，请再次参见图12，驱动电极10背向第二基板2的一侧设置有第二绝缘层25，通过设置第二绝缘层25对驱动电极10进行覆盖，能够避免驱动电极10裸露，降低了驱动电极10被氧化、被腐蚀的风险，进而提高了移相单元4工作的稳定性与可靠性。
进一步地，如图13所示，图13为本发明实施例所提供的相控阵天线中单个移相单元的又一种结构示意图，第二绝缘层25上开设有第一连接过孔26；第二绝缘层25背向第二基板2的一侧还设置有惰性导电层27，惰性导电层27通过第一连接过孔26与驱动电极10电连接；在垂直第二基板2所在平面的方向上，惰性导电层27的正投影的面积大于驱动电极10的正投影的面积，其中，惰性导电层27为由惰性、不易被氧化的导电材料形成的膜层。
通过设置惰性导电层27，且令惰性导电层27与驱动电极10电连接，能够使惰性导电层27在控制信号的作用下与接地电极8之间形成电场，由于惰性导电层27的覆盖面积大于驱动电极10的覆盖面积，因而增大了惰性导电层27和接地电极8之间的正对面积，以保证尽量多的液晶12处于惰性导电层27和接地电极8所形成的电场中，提高液晶12的偏转效率，进而提高移相的准确性。而且，基于惰性导电层27不易被氧化的特性，还能够降低惰性导电层27被氧化、被腐蚀的风险，提高移相单元4工作的稳定性与可靠性。
可选地，为进一步提高惰性导电层27的抗氧化性能，惰性导电层27可选由镍、钼或氧化铟锡等惰性导电材料形成。
进一步地，惰性导电层27可设置为透明惰性导电层。当惰性导电层27设置为透明惰性导电层时，在相控阵天线投入使用之前，通过配合外部检测装置，可检测相控阵天线内的液晶12是否失效。具体地，在第一基板1背向第二基板2的一侧放置第一偏振片，在第二基板2背向第一基板1的一侧放置第二偏振片和外部光源，在对液晶12进行检测时，外部光源提供光线，接地信号端9向接地电极8提供接地信号，控制信号线11向驱动电极10提供控制信号，移相单元4中的液晶12在驱动电极10和接地电极8形成的电场的作用下发生偏转，光线透过透明惰性导电层27经由接地电极8与馈电部5、辐射体7之间的缝隙射出，根据射出的光线状态，对液晶12的偏转状态进行检测，确认液晶12是否存在失效的情况，待确认正常后，再将该相控阵天线投入使用，确保了投入使用的相控阵天线能够正常工作，进而提高了相控阵天线所形成波束的主瓣方向的准确性。
进一步地，请再次参见图13，第二绝缘层25还覆盖控制信号线11，以避免控制信号线11被氧化，提高控制信号传输的可靠性，此外，第二绝缘层25上还开设有用于电连接控制信号线11的第二连接过孔28，例如，柔性电路板70的控制信号端21通过第二连接过孔28电连接至控制信号线11，以形成控制信号的信号传输通路。
本发明实施例还提供了一种相控阵天线的控制方法，该制作方法应用于上述相控阵天线中，结合图1～图3，如图14所示，图14为本发明实施例所提供的控制方法的流程图，该控制方法包括：
步骤S1：射频信号端6向移相单元4中的馈电部5提供射频信号，接地信号端9向移相单元4中的接地电极8提供接地信号，控制信号线11向移相单元4中的驱动电极10提供控制信号。
步骤S2：移相单元4中的液晶12在驱动电极10和接地电极8形成的电场的作用下发生偏转，使液晶12的介电常数发生变化，对馈电部5中传输的射频信号进行移相。
步骤S3：移相后的射频信号经由移相单元4中的辐射体7辐射出去。
步骤S4：多个移相单元4辐射的多个射频信号发生干涉，形成具有主瓣方向的波束。
对于单个移相单元4来说，控制信号线11通过向驱动电极10提供不同的控制信号，驱动电极10与接地电极8形成的电场驱动液晶12偏转后，能够使液晶12具有不同的介电常数，从而使该移相单元4对射频信号进行不同程度的移相，也就是说，在本发明实施例中，移相单元4为控制信号电压可变的移相单元4，一个移相单元4能够辐射出具有多种相位的射频信号，如此一来，通过对移相单元4辐射的射频信号的相位进行调整，当多个移相单元4辐射的射频信号相互干涉后，就能对最终形成的波束的主瓣方向进行调整。
可见，采用本发明实施例所提供的控制方法，每个移相单元4都能在不同的控制信号的作用下辐射出具有不同相位的辐射信号，从而实现对相控阵天线最终形成的波束的主瓣方向进行调整，相较于现有技术，在很大程度上减少了相控阵天线所需的移相单元4，也就是移相器的数量，从而有效降低了相控阵天线的制作成本。
此外，基于相控阵天线中馈电部5、辐射体7和接地电极8的设置方式，馈电部5、辐射体7和接地电极8均设置在第一基板1朝向第二基板2的表面，因此，在形成馈电部5、辐射体7和接地电极8的工艺流程中，仅需在第一基板1的表面蒸镀一层金属，例如蒸镀一层铜，然后采用一次掩膜工艺即可刻蚀形成馈电部5、辐射体7和接地电极8，简化了工艺流程，且降低了制作成本。而且，本发明实施例所提供的相控阵天线是通过液晶的偏转实现射频信号的移相功能，由于目前液晶面板的产能较高，因而也能在一定程度上降低相控阵天线的制作成本。
此外，由于现有的移相器是固定移相的装置，每个移相器只能辐射一种相位的射频信号，当多个天线单元分别通过电子开关选择某个移相器进行移相后，波束主瓣方向的形成是不连续的，例如，当天线单元包括有限数量的移相器时，若需要控制相控阵天线的波束的主瓣方向在10°～50°范围内调整，天线单元通过切换不同的移相器，只能够将波束的主瓣方向调整为10°、30°、50°，而采用本发明实施例所提供的控制方法，移相单元4对射频信号的移相程度受控制信号控制，而控制信号可以调整为任意值，因而单个移相单元4对射频信号能够进行各个程度的移相，最终使相控阵天线形成波束的主瓣方向可以调整为10°～50°中的任意方向，即，相控阵天线形成波束的主瓣方向的变化可以是连续的。
此外，还需要说明的是，移相单元4中的辐射体7既可以辐射信号，也可以接收信号，当辐射体7接收射频信号时，移相单元4中的液晶12控制射频信号移相后，移相后的射频信号经由馈电部5传输至射频信号端6，进而经由射频信号端6输出。
可选地，结合图2，相控阵天线还包括馈电线15，多个移相单元4中的馈电部5通过馈电线15电连接至同一个射频信号端6。
基于此，步骤S1中射频信号端6向移相单元4中的馈电部5提供射频信号的过程包括：射频信号端6向馈电线15提供射频信号，馈电线15将射频信号传输至与其电连接的各馈电部5中。如此设置，相控阵天线中仅需设置一个射频信号端6就可实现将射频信号传输至各移相单元4的馈电部5中，减少了相控阵天线中所需设置的射频信号端6的数量，从而进一步降低了相控阵天线的制作成本。
可选地，结合图2、图7和图8，多个移相单元4的驱动电极10与多条控制信号线11一一对应电连接，相控阵天线还包括柔性电路板70，柔性电路板70具有多个控制信号端21，多个控制信号端21与多条控制信号线11一一对应电连接。
基于此，步骤S1中控制信号线11向移相单元4中的驱动电极10提供控制信号的过程包括：柔性电路板70的多个控制信号端21通过向与其对应的控制信号线11提供控制信号，控制信号线11将控制信号传输至与其电连接的驱动电极10中。基于该种控制方式，各移相单元4接收的控制信号相互独立，通过单独控制各移相单元4对射频信号的移相，能够提高对相控阵天线形成的波束的主瓣方向调整的精确度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种相控阵天线，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板的正对区域之间形成腔体，所述腔体包括多个移相单元，每个所述移相单元包括：
馈电部，所述馈电部设于所述第一基板朝向所述第二基板的表面，所述馈电部与射频信号端电连接；
辐射体，所述辐射体设于第一基板朝向所述第二基板的表面，所述辐射体与所述馈电部电连接；
接地电极，所述接地电极设于所述第一基板朝向所述第二基板的表面，所述接地电极与接地信号端电连接，并且，所述接地电极分别与所述馈电部、所述辐射体电绝缘；
驱动电极，所述驱动电极设于所述第二基板朝向所述第一基板的表面，所述驱动电极与控制信号线电连接，并且，在垂直于所述第一基板所在平面的方向上，所述驱动电极分别与所述馈电部和所述接地电极交叠；
液晶，所述液晶位于所述第一基板和所述第二基板之间；
所述控制信号线，用于向所述驱动电极提供不同的控制信号，使得所述驱动电极与所述接地电极形成的电场驱动所述液晶偏转后，使液晶具有不同的介电常数，从而使所述移相单元对射频信号进行不同程度的移相；
多个所述移相单元的所述驱动电极与多条所述控制信号线一一对应电连接，多条所述控制信号线向每个所述移相单元的所述驱动电极提供的所述控制信号相互独立。
2.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线还包括馈电线，多个所述移相单元中的馈电部通过所述馈电线电连接至同一个所述射频信号端。
3.根据权利要求2所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一基板具有第一移相区域和连接区域，所述第二基板具有第二移相区域，所述第一移相区域和所述第二移相区域正对形成所述腔体，在垂直所述第一基板所在平面的方向上，所述第二基板的边缘与所述连接区域互不交叠；
所述馈电线和所述射频信号端在所述连接区域内电连接。
4.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线还包括柔性电路板，所述柔性电路板具有多个控制信号端，多个所述控制信号端与多条所述控制信号线一一对应电连接。
5.根据权利要求4所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一基板具有第一移相区域，所述第二基板具有第二移相区域和绑定区域；所述第一移相区域和所述第二移相区域正对形成所述腔体，在垂直所述第二基板所在平面的方向上，所述第一基板的边缘与所述绑定区域互不交叠；
所述控制信号端和所述控制信号线在所述绑定区域内电连接。
6.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述第一基板具有第一移相区域和连接区域，所述第二基板具有第二移相区域；
所述第一移相区域和所述第二移相区域正对形成所述腔体，在垂直所述第一基板所在平面的方向上，所述第二基板的边缘与所述连接区域互不交叠；
所述接地电极和所述接地信号端在所述连接区域内电连接。
7.根据权利要求6所述的相控阵天线，其特征在于，多个所述移相单元的所述接地电极相互连通。
8.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述馈电部为带状电极，所述驱动电极为块状电极，在垂直于所述第二基板所在平面的方向上，所述馈电部的正投影位于所述驱动电极的正投影内。
9.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述馈电部背向所述第一基板的一侧设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述馈电部、所述辐射体和所述接地电极。
10.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述驱动电极背向所述第二基板的一侧设置有第二绝缘层。
11.根据权利要求10所述的相控阵天线，其特征在于，所述第二绝缘层上开设有第一连接过孔；
所述第二绝缘层背向所述第二基板的一侧还设置有惰性导电层，所述惰性导电层通过所述第一连接过孔与所述驱动电极电连接；
在垂直所述第二基板所在平面的方向上，所述惰性导电层的正投影的面积大于所述驱动电极的正投影的面积。
12.根据权利要求11所述的相控阵天线，其特征在于，所述惰性导电层由镍、钼或氧化铟锡材料形成。
13.根据权利要求11所述的相控阵天线，其特征在于，所述惰性导电层为透明惰性导电层。
14.根据权利要求10所述的相控阵天线，其特征在于，所述第二绝缘层还覆盖所述控制信号线，所述第二绝缘层上还开设有用于电连接所述控制信号线的第二连接过孔。
15.一种相控阵天线的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的相控阵天线，包括：
射频信号端向移相单元中的馈电部提供射频信号，接地信号端向所述移相单元中的接地电极提供接地信号，控制信号线向所述移相单元中的驱动电极提供控制信号；
所述移相单元中的液晶在所述驱动电极和所述接地电极形成的电场的作用下发生偏转，使所述液晶的介电常数发生变化，对所述馈电部中传输的射频信号进行移相；
移相后的射频信号经由所述移相单元中的辐射体辐射出去；
多个所述移相单元辐射的多个射频信号发生干涉，形成具有主瓣方向的波束。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述相控阵天线还包括馈电线，多个所述移相单元中的馈电部通过所述馈电线电连接至同一个所述射频信号端；
射频信号端向移相单元中的馈电部提供射频信号的过程包括：
所述射频信号端向所述馈电线提供射频信号，所述馈电线将射频信号传输至与其电连接的各所述馈电部中。
17.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述相控阵天线还包括柔性电路板，所述柔性电路板具有多个控制信号端，多个所述控制信号端与多条所述控制信号线一一对应电连接；
控制信号线向所述移相单元中的驱动电极提供控制信号的过程包括：
所述柔性电路板的多个所述控制信号端通过向与其对应的所述控制信号线提供控制信号，所述控制信号线将控制信号传输至与其电连接的所述驱动电极中。
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