CN114447586A - 可重构天线及其制备方法 - Google Patents

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CN114447586A CN202011189376.3A CN202011189376A CN114447586A CN 114447586 A CN114447586 A CN 114447586A CN 202011189376 A CN202011189376 A CN 202011189376A CN 114447586 A CN114447586 A CN 114447586A
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朱小研
张东东
曲峰
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    • H01Q9/0442—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means

Abstract

本发明提供一种可重构天线及其制造方法，涉及天线技术领域，其中，可重构天线包括：相对设置的第一基板和第二基板；设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板与所述液晶层之间的第一金属层；设置在所述第二基板与所述液晶层之间的第二金属层，所述第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层，所述第二金属层用作可重构天线的地层；所述第一金属层和所述第二金属层配置为向所述液晶层提供电场，以使所述液晶层中的液晶分子指向矢发生偏转。

Description

可重构天线及其制备方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种可重构天线及其制备方法。
背景技术
可重构天线是指一副天线通过某种方式的调节具备多个天线的特性，可重构的参数主要包括天线的谐振频率、方向图、极化以及三者之间的组合。可重构天线的优势在于可以将复杂的系统简单化，能减少成本、天线数量，有利于实现集成化。
发明内容
本发明提供一种可重构天线，其中，包括：
相对设置的第一基板和第二基板；
设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；
设置在所述第一基板与所述液晶层之间的第一金属层，所述第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层；
设置在所述第二基板与所述液晶层之间的第二金属层，所述第二金属层用作可重构天线的地层；
所述第一金属层和所述第二金属层配置为向所述液晶层提供电场，以使所述液晶层中的液晶分子指向矢发生偏转。
可选地，所述可重构天线还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述液晶层在所述第一基板上的正投影、所述第一金属层在所述第一基板上的正投影均位于所述支撑结构在所述第一基板上的正投影所限定的区域之内。
可选地，所述支撑结构在所述第一基板上的正投影限定出多个区域，所述多个区域之间互不连通。
可选地，所述支撑结构在所述第一基板上的正投影限定出多个区域，所述多个区域中的至少两个相邻的区域互相连通。
可选地，所述可重构天线还包括微带线传输线，所述微带线传输线的一端与所述第一金属层连接。
可选地，所述可重构天线还包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层设置在所述第一基板与所述第一金属层之间，所述第二阻挡层设置在所述第二基板与所述第二金属层之间。
可选地，所述第一基板和所述第二基板均采用柔性基板。
可选地，所述第一基板的厚度为90μm至110μm、45μm至55μm或18μm至22μm，所述第一基板的介电常数为4.25至5.19，所述第一基板的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度为1.26μm至1.54μm、0.9μm至1.1μm、1.08μm至1.32μm或7.2μm至8.8μm。
可选地，所述液晶层的厚度为90μm至110μm或180μm至220μm，所述液晶层的垂直态介电常数为2.3至2.5，垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，所述液晶层的水平态介电常数为2.9至3.1，水平态介电损耗角正切为0.001至0.1。
可选地，所述辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，所述辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，所述辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，所述微带线传输线的线宽为0.39mm至0.46mm或0.43mm至0.53mm。
本发明还提供一种可重构天线的制备方法，其中，包括：
在第一基板上形成第一金属层；
在第二基板上形成第二金属层；
将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒，并在所述第一基板和所述第二基板之间形成液晶层；
其中，所述第一金属层位于所述第一基板与所述液晶层之间，所述第二金属层位于所述第二基板与所述液晶层之间，所述第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层，所述第二金属层用作可重构天线的地层。
可选地，将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒之前还包括：在所述第二基板上形成支撑结构；
其中，在将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒之后，所述液晶层在所述第一基板上的正投影、所述第一金属层在所述第一基板上的正投影均位于所述支撑结构在所述第一基板上的正投影所限定的区域之内。
可选地，所述制备方法还包括：
在所述第一基板上形成第一阻挡层，以及在所述第二基板上形成第二阻挡层；
其中，所述第一金属层位于所述第一阻挡层远离所述第一基板的一侧，所述第二金属层位于所述第二阻挡层远离所述第二基板的一侧。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的可重构天线的示意图之一；
图2为本发明实施例提供的可重构天线的结构示意图之二；
图3a至图3f为多个实施例中支撑结构、第一金属层和第一基板的平面图；
图4为本发明实施例提供的可重构天线的制备方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的可重构天线的制备过程的示意图；
图6为本发明实施例提供的形成有灌晶口的支撑结构的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“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。同样，“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。
本发明实施例提供一种可重构天线，图1为本发明实施例提供的可重构天线的示意图之一，如图1所示，该可重构天线包括：第一基板1、第二基板2、液晶层3、第一金属层4和第二金属层5。第一基板1和第二基板2相对设置，液晶层3设置在第一基板1与第二基板2之间，第一金属层4设置在第一基板1与液晶层3之间，第二金属层5设置在第二基板2与液晶层3之间。第一金属层4用作可重构天线的辐射贴片层，第二金属层5用作可重构天线的地层，辐射贴片层可以响应于馈入的信号，发射或接收射频信号。第一金属层4和第二金属层5配置为向液晶层3提供电场，以使液晶层3中的液晶分子指向矢发生偏转。
在本发明实施例中，可重构天线可以是频率可重构天线，第一金属层4在第一基板1上的正投影与第二金属层5在第一基板1上的正投影至少部分交叠，交叠区域覆盖液晶层3在第一基板上1的正投影。这样，当向第一金属层4和第二金属层5加载相应的电压后，第一金属层4和第二金属层5可以向液晶层3提供电场，液晶层3中的液晶分子指向矢根据该电场发生偏转，且随着电场的变化，液晶层3中的液晶分子指向矢可以在一定角度范围连续地进行偏转。由于液晶层3的介电常数与液晶层3中的液晶分子指向矢发生偏转的角度相关，而液晶层3的介电常数又与可重构天线的谐振频率相关，因此，通过控制液晶层3中液晶分子指向矢的偏转角度即可调整可重构天线的谐振频率，并且，谐振频率可以在一定范围内连续调整，进而达到频率可重构的目的。
下面结合图1至图3f对本发明实施例的可重构天线的结构进行详细说明，在一些实施例中，第一基板1和第二基板2均采用柔性基板，从而使可重构天线具有一定柔性，便于和其他组件集成。例如，第一基板1和第二基板2均采用柔性的有机材料制成，该有机材料例如是聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯等树脂类材料。
图2为本发明实施例提供的可重构天线的结构示意图之二，图3a至图3f为多个实施例中支撑结构、第一金属层和第一基板的平面图，其中，为展示清楚，图3a至图3f中隐去了液晶层3。结合图2至图3f所示，在一些实施例中，可重构天线还包括支撑结构6，支撑结构6设置在第一基板1与第二基板2之间，液晶层3在第一基板1上的正投影、第一金属层4在第一基板1上的正投影均位于支撑结构6在第一基板1上的正投影所限定的区域之内。
在本发明实施例中，如图2所示，第一金属层4可以位于第一基板1的正下方，支撑结构6可以由封框胶固化后形成，支撑结构6与第一金属层4和第二金属层5三者之间可以形成一灌晶区域，该灌晶区域用于进行液晶材料的灌注，以在其中形成液晶层3，并且，支撑结构6可以起到支撑作用，避免采用柔性材料制备的第一基板1和第二基板2变形对液晶层3产生影响。
在一些实施例中，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出多个区域，多个区域之间互不连通。
在一示例中，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出多个形状相同的矩形区域，多个矩形区域可以沿某一预设方向排列。例如，如图3a所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出两个矩形区域，每个矩形区域的长度可以为14.85mm至18.15mm，例如，16.5mm，矩形区域的宽度可以为9.9mm至12.1mm，例如，11mm。两个矩形区域可以沿图3a中的第一方向排列；再例如，如图3b所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出三个矩形区域，每个矩形区域的长度可以为29.7mm至36.3mm，例如，33mm，矩形区域的宽度可以为6.3mm至7.7mm，例如，7mm。三个矩形区域可以沿图3b中的第二方向排列。
在另一示例中，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出多个形状相同的矩形区域，多个矩形区域呈阵列排布。例如，如图3c所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出四个矩形区域，四个矩形区域呈阵列排布，从而可以组成一个“田”字形。再例如，如图3d所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出六个矩形区域，其中，沿第二方向排列的矩形区域的数量大于沿第一方向排列的矩形区域的数量。
在另一些实施例中，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出多个区域，多个区域中的至少两个相邻的区域互相连通。
在一示例中，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出多个形状相同的矩形区域，多个矩形区域可以沿某一预设方向排列，且多个矩形区域中，任意相邻两个矩形区域互相连通。例如，如图3e所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出两个矩形区域，两个矩形区域可以沿图3e中的第一方向排列，两个矩形区域互相连通；再例如，如图3f所示，支撑结构6在第一基板1上的正投影限定出三个矩形区域，三个矩形区域可以沿图3f中的第二方向排列，位于中间的矩形区域与其两侧的矩形区域分别连通。
需要说明的是，在上述各示例中，对支撑结构6在第一基板1所限定出的区域的形状及其排列方向只是示意性说明，并不构成对其的限制，支撑结构6在第一基板1上的正投影所限定出的区域还可以是其他图形，例如，圆形、六边形或三角形等；支撑结构6在第一基板1所限定出的多个区域的排列方向还可以沿与第一方向/第二方向交叉的方向等。
在一些实施例中，可重构天线还包括微带线传输线L，微带线传输线L的一端与第一金属层4连接，另一端可以与射频连接器连接，射频连接器可以提供射频信号以及用于使液晶层3中的液晶分子指向失发生偏转的偏置电压。
考虑到第一基板1和第二基板2采用柔性材料制备，第一基板1和第二基板2可能会由于应力分布不均导致发生翘曲，为了防止这一问题，在一些实施例中，可重构天线还包括第一阻挡层71和第二阻挡层72，第一阻挡层71设置在第一基板1与第一金属层4之间，第二阻挡层72设置在第二基板2与第二金属层5之间。
在本发明实施例中，第一阻挡层71和第二阻挡层72可以由无机材料制备得到，例如，SiO2或SiO2/a-Si，当第一阻挡层71和第二阻挡层72的材料为SiO2时，第一阻挡层71和第二阻挡层72的厚度可以为
Figure BDA0002752344880000071
至
Figure BDA0002752344880000072
例如，
Figure BDA0002752344880000073
当当第一阻挡层71和第二阻挡层72的材料为SiO2/a-Si时，第一阻挡层71和第二阻挡层72的厚度可以为
Figure BDA0002752344880000074
至
Figure BDA0002752344880000075
例如，第一阻挡层71和第二阻挡层72的厚度可以为
Figure BDA0002752344880000076
其中，SiO2的厚度为
Figure BDA0002752344880000077
a-Si的厚度为
Figure BDA0002752344880000078
或者，第一阻挡层71和第二阻挡层72的厚度可以为
Figure BDA0002752344880000079
其中，SiO2的厚度为
Figure BDA00027523448800000710
a-Si的厚度为
Figure BDA00027523448800000711
通过在第一基板1上设置第一阻挡层71，以及在第二基板2上设置第二阻挡层72，可以使第一基板1和第二基板2上的应力分布更加平均，从而降低第一基板1和第二基板2的翘曲程度，同时，通过第一阻挡层71和第二阻挡层72，还可以防止第一基板1和第二基板2受到水氧侵蚀，延长产品的使用寿命。
在一些实施例中，由于第一基板1/第二基板2采用柔性材料制备得到，因此，在制备第一基板1/第二基板2时，每次形成的柔性材料一般不超过30μm，若要制备厚度超过30μm以上的第一基板1/第二基板2，则需要重复形成多层柔性材料，最终累加以达到目标厚度。在本发明实施例中，在每次形成柔性材料层后，可以在柔性材料层上形成第三阻挡层(图中未示出)，第三阻挡层可以由无机材料制备得到，例如，SiO2或SiO2/a-Si。通过设置第三阻挡层，可以进一步改善第一基板1/第二基板2的翘曲问题，同时加强水氧阻隔。
在一些实施例中，第一金属层4和第二金属层5的材料可以包括铝或铜，从而使第一金属层4和第二金属层5具有较小的导体介质损耗和良好的天线辐射性能。
在一些具体实施例中，第一基板1的厚度为90μm至110μm、45μm至55μm或18μm至22μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，第一金属层4和第二金属层5的厚度为1.26μm至1.54μm、0.9μm至1.1μm、1.08μm至1.32μm或7.2μm至8.8μm。
在一些具体实施例中，液晶层3的厚度为90μm至110μm或180μm至220μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，水平态介电损耗角正切为0.001至0.1。
在一些具体实施例中，所述辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，微带线传输线L的线宽为0.39mm至0.46mm或0.43mm至0.53mm。
下面以一些示例对本发明实施例的可重构天线进行详细说明。
在一示例中，第一基板1的厚度为90μm至110μm，例如100μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，例如4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为1.26μm至1.54μm，例如，1.4μm。液晶层3的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.16，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14.4mm至17.6mm，例如，16mm。微带线传输线L的宽度为0.378mm至0.462mm，例如0.42mm。
在本示例中，液晶层3的垂直态介电常数是指当液晶层3中的液晶分子的长轴方向平行于所施加的电场的方向时液晶层3的介电常数；液晶层3的水平态介电常数是指当液晶层3中的液晶分子的长轴方向垂直于所施加的电场的方向时液晶层3的介电常数；液晶层3的垂直态介电损耗角正切是指当液晶层3中的液晶分子的长轴方向平行于所施加的电场的方向时液晶层3的介电损耗角正切；液晶层3的水平态介电损耗角正切是指当液晶层3中的液晶分子的长轴方向垂直于所施加的电场的方向时液晶层3的介电损耗角正切。在下文的其他示例中，液晶层3的垂直态介电常数、水平态介电常数、垂直态介电损耗角正切以及水平态介电损耗角正切的含义均与本示例中相同，故在下文不再赘述。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.38GHz至3.76GHz，谐振频率f0的可调范围可以达到380MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围为50MHz至90MHz，中心频率3.5GHz处增益范围-9.79dBi至-15.9dBi。
在另一示例中，第一基板1的厚度为45μm至55μm，例如，50μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，例如，4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为1.26μm至1.54μm，例如，1.4μm。液晶层3的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.2，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，例如，16mm。微带线传输线L的宽度为0.39mm至0.46mm，例如0.42mm。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.42GHz至3.74GHz，谐振频率f0的可调范围可以达到320MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围在90MHz至110MHz之间，中心频率3.5GHz处增益范围-10.87dBi至-15.88dBi。
在另一示例中，第一基板1的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，第一基板1的介电常数为4.248至5.192，例如，4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为0.9μm至1.1μm，例如，1μm。液晶层3的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.2，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，例如，16mm。微带线传输线L的线宽为0.39mm至0.46mm，例如，0.42mm。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.36GHz至3.72GHz，谐振频率f0的可调范围可以达到320MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围60MHz至100MHz，中心频率3.5GHz处增益范围-11.53dBi至-15.41dBi。
在另一示例中，第一基板1的厚度为18μm至22μm，例如，20μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，例如，4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为1.08μm至1.32μm，例如，1.2μm。液晶层3的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，例如，16mm。微带线传输线L的线宽为0.43mm至0.53mm，例如，0.48mm。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.34GHz至3.76GHz，谐振频率f0的可调范围可以达到420MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围0MHz至60MHz，中心频率3.5GHz处增益范围-9dBi至-15.6dBi
在另一示例中，第一基板1的厚度为18μm至22μm，例如，20μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，例如，4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为7.2μm至8.8μm，例如，8μm。液晶层3的厚度为90μm至110μm，例如，100μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，例如，16mm。微带线传输线L的线宽为0.43mm至0.53mm，例如，0.48mm。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.34GHz至3.74GHz连续变化，谐振频率f0的可调范围可以达到400MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围50MHz至70MHz，中心频率3.5GHz处增益范围-5.8dBi至-14.6dBi。
在另一示例中，第一基板1的厚度为18μm至22μm，例如，20μm，第一基板1的介电常数为4.25至5.19，例如，4.72或4.7，第一基板1的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，例如，0.0047或0.005。第二基板2的厚度、介电常数以及介电损耗角正切可以与第一基板1相同。第一金属层4和第二金属层5的厚度为1.08μm至1.32μm，例如，1.2μm。液晶层3的厚度为180μm至220μm，例如，200μm，液晶层3的垂直态介电常数为2.3至2.5，例如，2.3616或2.4，液晶层3的垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，例如，0.0128或0.01，液晶层3的水平态介电常数为2.9至3.1，例如，3.0169或3.01，液晶层3的水平态损耗角正切为0.001至0.1，例如，0.0035或0.004。辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，例如，25.6mm，辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，例如，16mm。微带线传输线L的线宽为0.43mm至0.53mm，例如，0.48mm。
在本示例中，随着液晶层3的介电常数的变化，可重构天线的谐振频率f0连续可调，且调整范围为3.30GHz至3.74GHz连续变化，谐振频率f0的可调范围可以达到340MHz，谐振频率f0处S11曲线均小于-10dB，-10dB的阻抗带宽范围50MHz至70MHz，中心频率3.5GHz处增益范围-3dBi至-10.9dBi。
采用本发明实施例的可重构天线，其利用液晶层3可以实现谐振频率的连续可调，从而可以使可重构天线的调谐功能与可重构天线自身相集成，优化阻抗匹配，从而省去射频开关和天线调谐器，减少上述组件在手机等移动终端中的使用数量，同时提升可重构天线的辐射效率。
本发明实施利还提供一种可重构天线的制备方法，图4为本发明实施例提供的可重构天线的制备方法的流程图，如图4所示，该制备方法包括：
S11、在第一基板上形成第一金属层。
S12、在第二基板上形成第二金属层。
在步骤S11和步骤S12，可以通过例如磁控溅射等方法在低温环境下沉积金属铝或铜，经过图案化工艺之后，形成第一金属层和第二金属层，低温环境下沉积形成的第一金属层和第二金属层的应力较小，可以降低第一基板和第二基板的翘曲程度。
需要说明的是，步骤S11和步骤S12的先后顺序不作限定，步骤S11可以在步骤S12之前，也可以在步骤S12之后，也可以同时进行。
S13、将形成有所述第一金属层的第一基板和形成有第二金属层的第二基板进行对盒，并在第一基板和第二基板之间形成液晶层。在本步骤中，可以先在第二基板上形成支撑结构，从而使第一基板和第二基板经过对盒后，第一基板、第二基板和支撑结构之间形成灌晶区域，之后，再通过滴注法进行灌晶，以在第一基板和第二基板之间形成液晶层，具体将在下文进行详细介绍，在此先不赘述。
其中，第一金属层位于第一基板与液晶层之间，第二金属层位于第二基板与液晶层之间，第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层，第二金属层用作可重构天线的地层(例如可重构天线的接地层和反射层)。
在本发明实施例中，可重构天线可以是频率可重构天线，第一金属层在第一基板上的正投影与第二金属层在第一基板上的正投影至少部分交叠，交叠区域覆盖液晶层在第一基板上的正投影。这样，当向第一金属层和第二金属层加载相应的电压后，第一金属层和第二金属层可以向液晶层提供电场，液晶层中的液晶分子指向矢根据该电场发生偏转，且随着电场的变化，液晶层中的液晶分子指向矢可以在一定角度范围连续地进行偏转。由于液晶层的介电常数与液晶层中的液晶分子指向矢发生偏转的角度相关，而液晶层的介电常数又与可重构天线的谐振频率相关，因此，通过控制液晶层中液晶分子指向矢的偏转角度即可调整可重构天线的谐振频率，并且，谐振频率可以在一定范围内连续调整，进而达到频率可重构的目的。
图5为本发明实施例提供的可重构天线的制备过程的示意图，下面结合图4和图5对本发明实施例的制备方法进行详细说明，在一些具体实施例中，第一基板1和第二基板2均为柔性基板。所述制作方法包括：
S21、提供两块高温玻璃基底8，分别在两块高温玻璃基底8上通过涂覆工艺涂覆柔性材料，将涂覆好的柔性材料进行高温固化，并经过后清洗后得到第一基板1和第二基板2。当然，在提供玻璃基底8时，玻璃基底8还可以进行前清洗以及烘干等工艺。
在上述过程中，每次形成的柔性材料一般不超过30μm，若要制备厚度超过30μm以上的第一基板1，则需要重复形成多层柔性材料层，最终累加以达到目标厚度。在本发明实施例中，在每次形成柔性材料层后，可以在柔性材料层上形成第三阻挡层，第三阻挡层可以包括无机材料，第三阻挡层可以通过化学气相沉积法制备得到。通过设置第三阻挡层，可以进一步改善第一基板1/第二基板2的翘曲问题，同时加强水氧阻隔。
S22、在第一基板1上形成第一金属层4。
S23、在第二基板2上形成第二金属层5。
S24、在形成有第二金属层5的第二基板2上形成支撑结构6。其中，在将形成有第一金属层4的第一基板1和形成有第二金属层5的第二基板2进行对盒之后，液晶层3在第一基板1上的正投影、第一金属层4在第一基板1上的正投影均位于支撑结构6在第一基板1上的正投影所限定的区域之内。
在步骤S24中，可以在第二基板2的表面上形成支撑结构6，也可是在第二金属层5的表面上形成支撑结构6，优选地，在本发明实施例中，采用在第二金属层5的表面上形成支撑结构6的方案，这样有利于简化制备工艺。将形成有第一金属层4的第一基板1和形成有支撑结构6和第二金属层5的第二基板2对盒后，即可使第一金属层4、第二金属层5和支撑结构6之间形成灌晶区域，该灌晶区域用于进行液晶材料的灌注，以在其中形成液晶层3。
图6为本发明实施例提供的形成有灌晶口的支撑结构的示意图，如图6所示，在步骤S24中，可以真空环境下在第二金属层5上涂覆封框胶，经过固化后得到支撑结构6，其中，封框胶中混有直径100μm的球形隔垫物(混胶比例1:100)。
S25、将形成有第一金属层4的第一基板1和形成有第二金属层5的第二基板2进行对盒，并在第一基板1和第二基板2之间形成灌晶区域。
在步骤S25中，第一基板1和第二基板2可以通过滴注法向第一金属层4、第二金属层5和支撑结构6之间形成的灌晶区域中灌晶。因此，在步骤S24中，在形成支撑结构6的同时，还在支撑结构6上形成有灌晶口H，灌晶口H与支撑结构6内部连通。这样，在步骤S25中，可以通过灌晶口H向支撑结构6内部(即前文所述的灌晶区域)灌晶，以在支撑结构6内部形成液晶层3，之后，再通过整平封口以及激光切割等工艺，完成步骤S25。其中，灌晶过程可以在真空环境下进行，从而确保液晶完全脱泡。
在本发明实施例中，灌晶口H的长度可以为5.4mm至6.6mm，例如6mm，灌晶口H的宽度可以为5.4mm至6.6mm，例如6mm。例如，如图6中左图所示，支撑结构6包括两个矩形支撑结构和两个灌晶口H，每个灌晶口H与一个矩形支撑结构的内部连通，两个灌晶口H分别设置在支撑结构6的相对两侧。采用该方式设置的支撑结构6，可以通过两个灌晶口H分别向支撑结构6内部进行灌晶，有利于提高液晶层3的盒厚的均一性。
如图6中右图所示，支撑结构6包括三个矩形支撑部和三个灌晶口H，每个灌晶口H与一个矩形支撑部的内部连通，三个灌晶口H可以设置在支撑结构6的同一侧。采用该方式设置的支撑结构6，可以通过三个灌晶口H分别向支撑结构6内部进行灌晶，可以进一步提高液晶层3的盒厚的均一性。
在步骤S25之后，可以通过激光剥离去除掉玻璃基底8，从而得到可重构天线。
在一些具体实施例中，在步骤S22和步骤S23之前，还可以进行：
S3、在第一基板1上形成第一阻挡层71，以及在第二基板2上形成第二阻挡层72。
其中，第一金属层4位于第一阻挡层71远离第一基板1的一侧，第二金属层5位于第二阻挡层72远离第二基板2的一侧。
在步骤S3中，可以在390℃的温度下，采用等离子增强化学气相沉积法在第一基板1和第二基板2上沉积SiO2材料(厚度为
Figure BDA0002752344880000151
)或SiO2/a-Si(厚度为
Figure BDA0002752344880000152
)，得到第一阻挡层71和第二阻挡层72。
在另一些具体实施例中，在制备第一金属层4和第二金属层5时，还可以采用柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)制备工艺，在第一基板1和第二基板2贴覆图案化的金属材料以形成第一金属层4和第二金属层5。
在另一些具体实施例中，第一基板1和第二基板2还可以采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)，在制备第一金属层4和第二金属层5时，可以先通过刻蚀工艺，在第一基板1或第二基板2上刻蚀出用于设置液晶层3的凹槽，之后，再在凹槽内壁上电镀金属材料，以得到第一金属层4和第二金属层5。上述两种方法制备工艺更为简单，有利于降低成本。
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 (13)

1.一种可重构天线，其特征在于，包括：
相对设置的第一基板和第二基板；
设置在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；
设置在所述第一基板与所述液晶层之间的第一金属层，所述第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层；
设置在所述第二基板与所述液晶层之间的第二金属层，所述第二金属层用作可重构天线的地层；
所述第一金属层和所述第二金属层配置为向所述液晶层提供电场，以使所述液晶层中的液晶分子指向矢发生偏转。
2.根据权利要求1所述的可重构天线，其特征在于，所述可重构天线还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述第一基板与所述第二基板之间，所述液晶层在所述第一基板上的正投影、所述第一金属层在所述第一基板上的正投影均位于所述支撑结构在所述第一基板上的正投影所限定的区域之内。
3.根据权利要求2所述的可重构天线，其特征在于，所述支撑结构在所述第一基板上的正投影限定出多个区域，所述多个区域之间互不连通。
4.根据权利要求2所述的可重构天线，其特征在于，所述支撑结构在所述第一基板上的正投影限定出多个区域，所述多个区域中的至少两个相邻的区域互相连通。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的可重构天线，其特征在于，所述可重构天线还包括微带线传输线，所述微带线传输线的一端与所述第一金属层连接。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的可重构天线，其特征在于，所述可重构天线还包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层设置在所述第一基板与所述第一金属层之间，所述第二阻挡层设置在所述第二基板与所述第二金属层之间。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的可重构天线，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板均采用柔性基板。
8.根据权利要求1至4任一项所述的可重构天线，其特征在于，所述第一基板的厚度为90μm至110μm、45μm至55μm或18μm至22μm，所述第一基板的介电常数为4.25至5.19，所述第一基板的介电损耗角正切为0.0042至0.0052，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度为1.26μm至1.54μm、0.9μm至1.1μm、1.08μm至1.32μm或7.2μm至8.8μm。
9.根据权利要求8所述的可重构天线，其特征在于，所述液晶层的厚度为90μm至110μm或180μm至220μm，所述液晶层的垂直态介电常数为2.3至2.5，垂直态介电损耗角正切为0.01至0.1，所述液晶层的水平态介电常数为2.9至3.1，水平态介电损耗角正切为0.001至0.1。
10.根据权利要求9所述的可重构天线，其特征在于，所述辐射贴片层的长度为23mm至28.2mm，所述辐射贴片层的宽度为14mm至18mm，所述微带线传输线的线宽为0.39mm至0.46mm或0.43mm至0.53mm。
11.一种可重构天线的制备方法，其特征在于，包括：
在第一基板上形成第一金属层；
在第二基板上形成第二金属层；
将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒，并在所述第一基板和所述第二基板之间形成液晶层；
其中，所述第一金属层位于所述第一基板与所述液晶层之间，所述第二金属层位于所述第二基板与所述液晶层之间，所述第一金属层用作可重构天线的辐射贴片层，所述第二金属层用作可重构天线的地层。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，
将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒之前还包括：在所述第二基板上形成支撑结构；
其中，在将形成有所述第一金属层的所述第一基板和形成有所述第二金属层的所述第二基板进行对盒之后，所述液晶层在所述第一基板上的正投影、所述第一金属层在所述第一基板上的正投影均位于所述支撑结构在所述第一基板上的正投影所限定的区域之内。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
在所述第一基板上形成第一阻挡层，以及在所述第二基板上形成第二阻挡层；
其中，所述第一金属层位于所述第一阻挡层远离所述第一基板的一侧，所述第二金属层位于所述第二阻挡层远离所述第二基板的一侧。
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