CN114678689A

CN114678689A - 一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线

Info

Publication number: CN114678689A
Application number: CN202210601255.8A
Authority: CN
Inventors: 李�杰; 冯建元; 段毅; 葛运; 严际
Original assignee: APT Mobile Satcom Ltd
Current assignee: APT Mobile Satcom Ltd
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2042-05-30
Also published as: CN114678689B

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，包括液晶件，还包括用于放置液晶件的架体，以及用于调整设置的液晶件与外部偏转电压的通断的电压连接机构；还包括活动连接在架体的内部的位移组件，保证液晶件内部液晶分子在通电状态下重新取向的准确性；以及设置在架体的外壁上，用于与外部的驱动机构进行连接并对架体的身位进行调整的连接机构。通过设置的电压连接机构，以及设置的连接机构，在调整液晶相控阵天线的方向时，在外部的偏转电压带动液晶分子转向的同时调整液晶件的位置，两种调整方式的结合能够有效的提高液晶相控阵天线的转向效率。

Description

一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线。

背景技术

随着通信技术的发展，天线的种类越来越多，目前液晶相控阵天线是无线通信领域的重要研发方向之一。液晶相控阵天线是一种利用液晶的介电各向异性，通过传输线给液晶层上下方提供偏转电压，控制液晶偏转方向来改变移相器的移相大小，从而调节相控阵天线的对准方向的天线。

液晶相控阵天线实际使用过程中，需要根据实际的需要对其角度进行调整，以此满足多种应用场景，具体的液晶材料可通过一定强度的工作电压，可以实现角度的偏转，但是液晶的电光效应来自于液晶分子在电场效应下的重新取向，液晶分子的重新取向过程是一个非常缓慢的过程，因而这种光学相控阵响应较慢，限制了其在激光雷达等对光束扫描速度要求比较高的场合的应用，特别的，若是单依靠偏转电压的方式控制液晶相控阵天线的方向，实际调整过程中，偏转电压的大小，以及接通的方向需要进行不断的调整，调整周期较长并且操作繁琐，很大程度上限制了液晶相控阵天线的使用场景。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，能够有效地解决现有的液晶相控阵天线可通过一定强度的工作电压，可以实现角度的偏转，但是液晶的电光效应来自于液晶分子在电场效应下的重新取向，液晶分子的重新取向过程是一个非常缓慢的过程，因而这种光学相控阵响应较慢，限制了其在激光雷达等对光束扫描速度要求比较高的场合的应用，特别的，若是单依靠偏转电压的方式控制液晶相控阵天线的方向，实际调整过程中，偏转电压的大小，以及接通的方向需要进行不断的调整，调整周期较长并且操作繁琐，很大程度上限制了液晶相控阵天线的使用场景的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，包括液晶件，还包括：架体；用于放置液晶件，且所述液晶件的四周外壁上均固定安装有金属搭接件，使得该液晶件有两个外部偏转电压的接通方向的横向方向和其纵向方向，架体的外壁上通过连接球体转动连接有固定板；以及用于调整设置的液晶件与外部偏转电压的通断的电压连接机构，包括与外部偏转电压保持电连接的接线端A以及接线端B，还包括设置架体内的活塞缸，所述活塞缸的内端活动连接有活塞杆，所述活塞缸的外端通过连接管与外部的气缸的输出端连通；还包括活动连接在架体的内部的位移组件，当液晶件接通其横向方向上的偏转电压后，对液晶件的纵向方向上的接线端进行隔断，保证液晶件内部液晶分子在通电状态下重新取向的准确性，所述位移组件包括交错设置的移动板A以及移动板B，移动板A以及移动板B上靠近液晶件一侧的外壁上均固定安装有搭接块，搭接块上开设的斜面在与接线端A或接线端B接触后，能够使得移动板A或移动板B相对于架体进行位置的调整；以及设置在架体的外壁上，用于与外部的驱动机构进行连接并对架体的身位进行调整的连接机构，包括呈交错状设置的连接杆A以及连接杆B，连接杆A与连接杆B之间活动连接，并且所述连接杆A以及连接杆B的端部均固定连接有连接板，每个所述连接板均与外部的液压缸的输出端连接，所述连接杆A以及连接杆B的外壁均固定连接有连接轴。

进一步地，位于接线端A的外侧位置均匀设置有两个活塞缸，而位于接线端B的外侧中部位置设置有一个活塞缸，所述活塞杆的内端分别与接线端A以及接线端B的外壁固定连接，且所述接线端A以及接线端B均活动连接在架体的内部，并且接线端A以及接线端B的外壁均与设置的斜面的外壁滑动配合。

进一步地，所述移动板A的外壁上在其横向方向上对称固定连接有两个位移板A，位移板A的中部开设有避让槽A，且该避让槽A的内壁与接线端A的外壁滑动配合，而所述移动板B的外壁上沿着其纵向方向上对称固定连接有两个位移板B,所述位移板B的中部开设有避让槽B，该避让槽B的内壁与接线端B的外壁滑动配合，并且所述位移板A以及位移板B外壁上均固定安装有绝缘板，所述移动板A以及移动板B通过弹性带与架体连接。

进一步地，所述连接杆A的中部通过圆杆连接有球体，所述连接杆B的中部转动连接有转动杆，转动杆的中部固定安装有球套，球套的中部开设的活动槽能够与球体的外壁滑动配合。

进一步地，还包括分别固定安装在移动板A以及移动板B外壁上的搭接板A以及搭接板B，所述搭接板A以及搭接板B分别与开设在架体上的通槽的内壁滑动配合，所述搭接板A以及搭接板B能够分别与固定安装在固定板上的触发开关搭接。

进一步地，所述连接轴的端部与固定安装在架体外壁上的连接座转动连接，所述连接轴外壁与开设在固定板上的条状槽内壁滑动配合。

进一步地，所述固定板的外壁中部通过连接柱固定连接有罩体，所述连接球体的内壁与该罩体的外壁滑动配合。

有益效果

本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过设置的电压连接机构，以及设置的连接机构，在调整液晶相控阵天线的方向时，在外部的偏转电压带动液晶分子转向的同时调整液晶件的位置，两种调整方式的结合能够有效的提高液晶相控阵天线的转向效率，提高液晶相控阵天线的使用场景。

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他的附图。

图1为本发明的液晶相控阵天线整体正视结构示意图；

图2为本发明的液晶相控阵天线整体后视结构示意图；

图3为本发明的液晶相控阵天线整体爆炸结构示意图；

图4为本发明的位移组件与液晶件爆炸时正视结构示意图；

图5为本发明的图4中A处放大结构示意图；

图6为本发明的位移组件与液晶件爆炸时后视结构示意图；

图7为本发明的电压连接机构与液晶件分离时结构示意图；

图8为本发明的连接机构整体爆炸结构示意图；

图9为本发明的架体后侧位置整体爆炸结构示意图。

图中的标号分别代表：1、架体；101、通槽；102、连接座；2、液晶件；3、金属搭接件；4、电压连接机构；401、接线端A；402、接线端B；5、活塞缸；6、连接管；7、活塞杆；8、移动板A；9、移动板B；10、位移板A；1001、避让槽A；11、搭接块；1101、斜面；12、位移板B；1201、避让槽B；13、搭接板B；14、搭接板A；15、弹性带；16、条状槽；17、固定板；18、触发开关；19、连接柱；20、罩体；21、连接球体；22、连接机构；2201、连接杆A；2202、连接杆B；23、球体；24、转动杆；25、球套；2501、活动槽；26、连接板；27、连接轴。

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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例：参照附图1-附图9中所示，一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，包括液晶件2，设置的该液晶件2的内部填充有液晶材料，当在该液晶材料的不同位置添加外部的偏转电压时，液晶材料的排列方式会发生变化，进而使得液晶相控阵天线发生改变，实现天线转向的目的，还包括：架体1；用于放置液晶件2，使得该液晶件2有两个外部偏转电压的接通方向（其横向方向和其纵向方向），具体的，其横向方向和其纵向方向可参照附图1中X轴和Y轴所示，值得说明的是，本案中涉及的其横向方向以及其纵向方向无任何实际含义，仅用于区分实际的方向而方便描述，液晶件2的四周外壁上均固定安装有金属搭接件3，均匀设置在液晶件2外壁上的多个金属搭接件3，在实际的使用时，能够通过该金属搭接件3与外壁的偏转电压进行稳定的电连接，实现对填充在液晶件2内部的液晶分子的重新取向。

电压连接机构4，用于调整设置的液晶件2与外部偏转电压的通断，包括与外部偏转电压保持电连接的接线端A401以及接线端B402，且接线端A401以及接线端B402均活动连接在架体1的内部，通过调整设置的接线端A401以及接线端B402的位置，能够使得接线端A401或者是接线端B402与固定安装在液晶件2外壁上的金属搭接件3接触，而由于设置的接线端A401以及接线端B402与外壁偏转电压保持电连接的关系，当其接触时，能够使得液晶件2内的液晶分子发生转向，特别的，值得说明的是，在实际的调整过程中，根据实际的需要，每次仅使得接线端A401或接线端B402中的其中一个与金属搭接件3进行稳定的接触，进而保证液晶分子能够向既定方向进行偏转。

具体的，活动连接在架体1上的接线端A401以及接线端B402，其需要通过外部的气缸进行位置的调整，具体的电压连接机构4还包括设置架体1内的活塞缸5，活塞缸5的内端活动连接有活塞杆7，活塞缸5的外端通过连接管6与外部的气缸的输出端连通；位于接线端A401的外侧位置均匀设置有两个活塞缸5，而位于接线端B402的外侧中部位置设置有一个活塞缸5，活塞杆7的内端分别与接线端A401以及接线端B402的外壁固定连接，并且接线端A401以及接线端B402的外壁均与设置的斜面1101的外壁滑动配合。具体的，接线端A401以及接线端B402的调整方式如下：在需要调整设置的接线端A401或是接线端B402的位置时，通过控制相对应的外部的气缸，通过设置的连接管6与对应的活塞缸5连通的关系，通过向该活塞缸5内鼓吹气体，能够使得活动连接的其内部的活塞杆7带动对应的接线端A401或是接线端B402进行调整，而实现对液晶件2内部的液晶分子进行偏转电压的连通，使得液晶相控阵天线发生变化。

值得说明的是，本案中设置的电压连接机构4设置的目的在于能够对设置的液晶件2在某个方向进行外部偏转电压的添加，但是在实际的添加过程中，需要保证其他的方向上无外部电源的连接，避免其他外部电磁场的干扰，而导致液晶件2内液晶分子的方向发生变化，因此在本案中，设置有位移机构，其目的在于，当该液晶件2在接通某一方向上的偏转电压后，能够对另一接线端位置进行外壁电信号的屏蔽，具体的，位移组件，活动连接在架体1的内部，当液晶件2接通其横向方向上的偏转电压后，对液晶件2的其纵向方向上的接线端进行隔断，保证液晶件2内部液晶分子在通电状态下重新取向的准确性。

具体的，位移组件包括交错设置的移动板A8以及移动板B9，移动板A8以及移动板B9上靠近液晶件2一侧的外壁上均固定安装有搭接块11，搭接块11上开设的斜面1101在与接线端A401或接线端B402接触后，能够使得移动板A8或移动板B9相对于架体1进行位置的调整；移动板A8的外壁上在其横向方向上对称固定连接有两个位移板A10，位移板A10的中部开设有避让槽A1001，且该避让槽A1001的内壁与接线端A401的外壁滑动配合，而移动板B9的外壁上沿着其纵向方向上对称固定连接有两个位移板B12,位移板B12的中部开设有避让槽B1201，该避让槽B1201的内壁与接线端B402的外壁滑动配合，并且位移板A10以及位移板B12外壁上均固定安装有绝缘板，移动板A8以及移动板B9通过弹性带15与架体1连接。

在实际的使用过程中，为了方便理解，简述当设置的电压连接机构4接通其横向方向上的偏转电压后（也即是设置的接线端B402与液晶件2外壁上的金属搭接件3接触时），其纵向方向的变化，具体的，当通过外部的汽缸垫通过设置的对应的活塞缸5带动设置的接线端B402向靠近液晶件2位置进行调整时，此时，设置的接线端B402的外壁会穿过开设在位移板B12上的避让槽B1201，并且开始与设置的搭接块11上的斜面1101接触，当两者发生相对滑动时，能够带动设置的移动板A8进行位置的调整，并且由于设置的移动板A8的外壁上位于接线端A401处固定连接有位移板A10，当移动板A8移动时，也能够同步带动设置的位移板A10进行位置的调整，首先能够使得与接线端A401保持对应的避让槽A1001不与接线端A401进行位置的对齐，并且结合粘接在位移板A10外壁上的绝缘板，当接线端B402与金属搭接件3位置对齐时，此时绝缘板能够对接线端A401保持位置对应，进而有效的避免外部电磁场对液晶件2的影响，保证单一偏转电压对液晶分子重新取向的最终位置的准确性，体现为，在调整后，保证液晶相控阵天线调整角度的固定。

连接机构22，设置在架体1的外壁上，用于与外部的驱动机构进行连接，对架体1的身位进行调整，设置的连接机构22的目的在于，虽然可通过设置的电压连接机构4通过在液晶件2的端部添加外壁的偏转电压使得其方向发生变化，但是液晶分子的重新取向过程是一个非常缓慢的过程，因此，该液晶相控阵天线中，通过设置的连接机构22，能够辅助外部的偏转电压进行液晶相控阵天线的高效率转向，并且值得说明的是，该连接机构22实际调整的方向与外部偏转电压调整的方向不同，两者叠加后，能够最终到达既定方向。

具体的，连接机构22包括呈交错状设置的连接杆A2201以及连接杆B2202，连接杆A2201与连接杆B2202之间活动连接，并且连接杆A2201以及连接杆B2202的端部均固定连接有连接板26，每个连接板26均与外部的液压缸的输出端连接，连接杆A2201以及连接杆B2202的外壁均固定连接有连接轴27。连接杆A2201的中部通过圆杆连接有球体23，连接杆B2202的中部转动连接有转动杆24，转动杆24的中部固定安装有球套25，球套25的中部开设的活动槽2501能够与球体23的外壁滑动配合。设置的该连接机构22在实际的调整过程中，通过外壁的液压缸带动设置的连接板26进行位置的调整，并结合连接轴27与架体1保持转动连接的方式，能够带动设置的架体1相对于外部的固定板17进行位置的调整，具体的，该固定板17与该液晶相控阵天线的安装底座保持固定连接，在实际的使用过程中，能够使得设置的液晶相控阵天线能够进行方向的调整，调整液晶相控阵天线对准方向的目的在于，液晶相控阵天线相对于微波相控阵天线而言，其是以工作在光波段的激光作为信息载体，因而不受传统无线电波的干扰，而且激光的波束窄，不易被侦察，具备良好的保密性，并且通过控制相位延迟参数，使得电磁波在外空间相互耦合，在目标方向形成主波束，完成电磁信号的发射，在本案中通过设置的外部偏转电压配合设置的该连接机构22能够调整液晶相控阵天线实际的电磁信号分发射方向，进而能够有效的提高其使用的范围，满足激光雷达等对光束扫描速度要求比较高的场合。

还包括分别固定安装在移动板A8以及移动板B9外壁上的搭接板A14以及搭接板B13，搭接板A14以及搭接板B13分别与开设在架体1上的通槽101的内壁滑动配合，架体1的外壁上通过连接球体21转动连接有固定板17，搭接板A14以及搭接板B13能够分别与固定安装在固定板17上的触发开关18搭接，设置的该搭接板A14以及搭接板B13分别与移动板A8以及移动板B9进行固定连接，当通过设置的电压连接机构4使得移动板A8以及移动板B9之间的位置发生变化时，进而能够带动设置的搭接板A14以及搭接板B13进行位置的调整，配合设置的固定板17与触发开关18搭接的关系，能够控制不同位置的外部液压缸，带动设置的架体1进行位置对的调整。

连接轴27的端部与固定安装在架体1外壁上的连接座102转动连接，连接轴27外壁与开设在固定板17上的条状槽16内壁滑动配合。固定板17的外壁中部通过连接柱19固定连接有罩体20，连接球体21的内壁与该罩体20的外壁滑动配合，通过设置的连接轴27与架体1外壁上的连接座102之间的转动连接的关系，当外部的液压缸带动设置的连接杆A2201与连接杆B2202发生偏转时，能够保证连接轴27能够稳定的带动设置的架体1进行角度的偏转，并且结合设置的连接球体21的内壁与该罩体20的外壁滑动配合的关系，使得连接杆A2201与连接杆B2202的相对转动并不会造成相互影响，并且值得说明的是，外部液压缸的输出端与设置的连接板26保持铰接的关系，带动架体1发生偏转时，也能够带动架体1进行复位。

以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims

1.一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，包括液晶件（2），其特征在于，还包括：

架体（1）；用于放置液晶件（2），且所述液晶件（2）的四周外壁上均固定安装有金属搭接件（3），使得该液晶件（2）有两个外部偏转电压的接通方向，架体（1）的外壁上通过连接球体（21）转动连接有固定板（17）；

电压连接机构（4），用于调整设置的液晶件（2）与外部偏转电压的通断，包括与外部偏转电压保持电连接的接线端A（401）以及接线端B（402），还包括设置架体（1）内的活塞缸（5），所述活塞缸（5）的内端活动连接有活塞杆（7），所述活塞缸（5）的外端通过连接管（6）与外部的气缸的输出端连通；

位移组件，活动连接在架体（1）的内部，当液晶件（2）接通其横向方向上的偏转电压后，对液晶件（2）的纵向方向上的接线端进行隔断，保证液晶件（2）内部液晶分子在通电状态下重新取向的准确性，所述位移组件包括交错设置的移动板A（8）以及移动板B（9），移动板A（8）以及移动板B（9）上靠近液晶件（2）一侧的外壁上均固定安装有搭接块（11），搭接块（11）上开设的斜面（1101）在与接线端A（401）或接线端B（402）接触后，能够使得移动板A（8）或移动板B（9）相对于架体（1）进行位置的调整；

连接机构（22），设置在架体（1）的外壁上，用于与外部的驱动机构进行连接，对架体（1）的身位进行调整，包括呈交错状设置的连接杆A（2201）以及连接杆B（2202），连接杆A（2201）与连接杆B（2202）之间活动连接，并且所述连接杆A（2201）以及连接杆B（2202）的端部均固定连接有连接板（26），每个所述连接板（26）均与外部的液压缸的输出端连接，所述连接杆A（2201）以及连接杆B（2202）的外壁均固定连接有连接轴（27）。

2.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，位于接线端A（401）的外侧位置均匀设置有两个活塞缸（5），而位于接线端B（402）的外侧中部位置设置有一个活塞缸（5），所述活塞杆（7）的内端分别与接线端A（401）以及接线端B（402）的外壁固定连接，且所述接线端A（401）以及接线端B（402）均活动连接在架体（1）的内部，并且接线端A（401）以及接线端B（402）的外壁均与设置的斜面（1101）的外壁滑动配合。

3.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，所述移动板A（8）的外壁上在其横向方向上对称固定连接有两个位移板A（10），位移板A（10）的中部开设有避让槽A（1001），且该避让槽A（1001）的内壁与接线端A（401）的外壁滑动配合，而所述移动板B（9）的外壁上沿着其纵向方向上对称固定连接有两个位移板B（12）,所述位移板B（12）的中部开设有避让槽B（1201），该避让槽B（1201）的内壁与接线端B（402）的外壁滑动配合，并且所述位移板A（10）以及位移板B（12）外壁上均固定安装有绝缘板，所述移动板A（8）以及移动板B（9）通过弹性带（15）与架体（1）连接。

4.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，所述连接杆A（2201）的中部通过圆杆连接有球体（23），所述连接杆B（2202）的中部转动连接有转动杆（24），转动杆（24）的中部固定安装有球套（25），球套（25）的中部开设的活动槽（2501）能够与球体（23）的外壁滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，还包括分别固定安装在移动板A（8）以及移动板B（9）外壁上的搭接板A（14）以及搭接板B（13），所述搭接板A（14）以及搭接板B（13）分别与开设在架体（1）上的通槽（101）的内壁滑动配合，所述搭接板A（14）以及搭接板B（13）能够分别与固定安装在固定板（17）上的触发开关（18）搭接。

6.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，所述连接轴（27）的端部与固定安装在架体（1）外壁上的连接座（102）转动连接，所述连接轴（27）外壁与开设在固定板（17）上的条状槽（16）内壁滑动配合。

7.根据权利要求1所述的一种可应用于卫星物联网的液晶相控阵天线，其特征在于，所述固定板（17）的外壁中部通过连接柱（19）固定连接有罩体（20），所述连接球体（21）的内壁与该罩体（20）的外壁滑动配合。