DE112020007004T5

DE112020007004T5 - Phasenschieber und antenne

Info

Publication number: DE112020007004T5
Application number: DE112020007004.2T
Authority: DE
Inventors: Jia Fang; Feng Qu
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2023-01-26
Also published as: WO2022110013A1; CN114830433A; CN114830433B; US20230098813A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Phasenschieber und eine Antenne zur Verfügung und gehört zum Gebiet der Kommunikationstechnik. Der Phasenschieber gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Grundplatte und eine zweite Grundplatte, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine dielektrische Schicht, die zwischen der ersten Grundplatte und der zweiten Grundplatte angeordnet ist. Die erste Grundplatte umfasst ein erstes Substrat, eine Signalelektrode und eine Referenzelektrode, wobei die Signalleitung und die Referenzelektrode auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des ersten Substrats angeordnet sind. Die zweite Grundplatte umfasst ein zweites Substrat und mindestens eine Patch-Elektrode, die auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des zweiten Substrats angeordnet ist. Der Phasenschieber auch umfasst eine erste Speisestruktur und eine zweite Speisestruktur, die jeweils mit beiden Enden der Signalelektrode verbunden sind; wobei die erste Speisestruktur dazu verwendet ist, eine Übertragungsrichtung eines durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer ersten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet; wobei die zweite Speisestruktur dazu verwendet ist, die Übertragungsrichtung des durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer zweiten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung gehört zum Gebiet der Kommunikation und bezieht sich speziell auf einen Phasenschieber und eine Antenne.
STAND DER TECHNIK
Phasenschieber sind Geräte, mit denen die Phasen von Mikrowellensignalen eingestellt werden können. Sie finden breite Anwendung in den Bereichen Radar, Raketenlagesteuerung, Beschleuniger, Kommunikation, Instrumentierung und sogar Musik usw.. Der Phasenschieber mit einstellbarer dielektrischer Schicht basiert auf den unterschiedlichen Eigenschaften der Dielektrizitätskonstanten von der dielektrischen Schicht bei unterschiedlichen elektrischen Feldstärken. Durch Änderung der Spannung zwischen der Signalleitung und der Patch-Elektrode wird die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht zwischen den beiden verändert, um die Mikrowellensignalphase zu modulieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mindestens eines der technischen Probleme des Standes der Technik zu lösen, und stellt einen Phasenschieber bereit, der die Ein- und Ausspeisen des Signals des Phasenschiebers durch eine erste Speisestruktur und eine zweite Speisestruktur realisiert. Daher kann in dem Phasenschieber, der die koplanare Wellenleiterübertragungsleitung verwendet, das Problem der Umwandlung eines transversalen elektrischen Feldes der koplanaren Wellenleiterübertragungsleitung in ein longitudinales elektrisches Feld gelöst werden, und ein Phasenschieber mit geringem Übertragungsverlust kann realisiert werden.
In einem ersten Aspekt stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung einen Phasenschieber bereit, der umfasst: eine erste Grundplatte und eine zweite Grundplatte, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine dielektrische Schicht, die zwischen der ersten Grundplatte und der zweiten Grundplatte angeordnet ist; wobei,
die erste Grundplatte ein erstes Substrat, eine Signalleitung und eine Referenzelektrode umfasst, wobei die Signalleitung und die Referenzelektrode auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des ersten Substrats angeordnet sind; wobei die Signalleitung eine Hauptstruktur und mindestens eine mit der Hauptstruktur verbundene Zweigstruktur umfasst, wobei die mindestens eine Zweigstruktur entlang einer Erstreckungsrichtung der Hauptstruktur angeordnet ist;
die zweite Grundplatte ein zweites Substrat und mindestens eine Patch-Elektrode umfasst, die auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des zweiten Substrats angeordnet ist; wobei die mindestens eine Patch-Elektrode entsprechend der mindestens einen Zweigstruktur angeordnet ist und mindestens einen variablen Kondensator bildet; wobei sich die orthografische Projektion der mindestens einen Patch-Elektrode auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der mindestens einen Zweigstruktur auf das erste Substrat überlappt,
wobei der Phasenschieber auch eine erste Speisestruktur und eine zweite Speisestruktur umfasst, wobei die erste Speisestruktur elektrisch mit einem Ende der Signalleitung verbunden ist, und die zweite Speisestruktur elektrisch mit einem anderen Ende der Signalleitung verbunden ist; wobei die erste Speisestruktur dazu verwendet ist, eine Übertragungsrichtung eines durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer ersten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet; wobei die zweite Speisestruktur dazu verwendet ist, die Übertragungsrichtung des durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer zweiten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet.
In dem durch die Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Phasenschieber bilden die Signalleitung und die Referenzelektrode eine koplanare Wellenleiterübertragungsleitung. Da die erste Speisestruktur und die zweite Speisestruktur zum Verbinden zwischen den beiden Enden der Signalleitung verwendet werden, kann die erste Speisestruktur das transversale elektrische Feld an einem Ende der Signalleitung in das longitudinale elektrische Feld umwandeln und das von der Signalleitung übertragene Signal durch das longitudinale elektrische Feld in eine Richtung übertragen, die nicht parallel zum ersten Substrat verläuft. In ähnlicher Weise kann die zweite Speisestruktur das transversale elektrische Feld am anderen Ende der Signalleitung in das longitudinale elektrische Feld umwandeln und das von der Signalleitung übertragene Signal durch das longitudinale elektrische Feld in eine Richtung übertragen, die nicht parallel zu dem ersten Substrat ist, um so die Umwandlung von dem transversalen elektrischen Feld an beiden Enden der koplanaren Wellenleiterübertragungsleitung in das longitudinale elektrische Feld zu realisieren.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine erste Wellenleiterstruktur, die entsprechend der ersten Speisestruktur angeordnet ist, wobei sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine zweite Wellenleiterstruktur, die entsprechend der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, wobei,
sich die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt.
In einigen Beispielen befindet sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur auf das erste Substrat in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat; und/oder, sich die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur auf das erste Substrat befindet in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat.
In einigen Beispielen ist die erste Wellenleiterstruktur auf einer von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des ersten Substrats angeordnet und ist die zweite Wellenleiterstruktur auf einer von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet;
oder sowohl die erste Wellenleiterstruktur als auch die zweite Wellenleiterstruktur sind auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet und sich die orthografische Projektion der ersten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat nicht überlappt mit der orthografischen Projektion der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine erste reflektierende Struktur und eine zweite reflektierende Struktur;
wobei die erste reflektierende Struktur auf einer von der ersten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der ersten Speisestruktur angeordnet ist, und sich die orthografische Projektion der ersten reflektierenden Struktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Speisestruktur auf das erste Substrat überlappt, und wobei die erste reflektierende Struktur dazu verwendet ist, das von der ersten Speisestruktur in Richtung der von der ersten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal in die erste Wellenleiterstruktur zurückzureflektieren;
wobei die zweite reflektierende Struktur auf einer von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, und sich die orthografische Projektion der zweiten reflektierenden Struktur auf das zweite Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat überlappt und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der zweiten Speisestruktur auf das zweite Substrat überlappt, und wobei die zweite reflektierende Struktur dazu verwendet ist, das von der zweiten Speisestruktur in Richtung der von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal in die zweite Wellenleiterstruktur zurückzureflektiern.
In einigen Beispielen ist die erste reflektierende Struktur eine Wellenleiterstruktur und überlappt sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses der ersten reflektierenden Struktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat, wobei die zweite reflektierende Struktur eine Wellenleiterstruktur ist und sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses der zweiten reflektierenden Struktur auf dem zweiten Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat überlappt.
In einigen Beispielen weist die erste Wellenleiterstruktur mindestens eine erste Seitenwand auf, die so verbunden ist, dass ein Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur gebildet wird; und/oder die zweite Wellenleiterstruktur weist mindestens eine zweite Seitenwand auf, und die mindestens eine zweite Seitenwand so verbunden ist, dass ein Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur gebildet wird.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht, wobei die erste Metallschicht auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des ersten Substrats angeordnet ist und die erste Metallschicht einen ersten Hohlraum aufweist, der die erste Wellenleiterstruktur begrenzt; wobei die zweite Metallschicht auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, und wobei die zweite Metallschicht einen zweiten Hohlraum aufweist, der die zweite Wellenleiterstruktur begrenzt;
oder wobei der Phasenschieber ferner eine zweite Metallschicht umfasst, die auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, wobei die zweite Metallschicht einen ersten Hohlraum und einen zweiten Hohlraum aufweist, wobei der erste Hohlraum die erste Wellenleiterstruktur begrenzt und der zweite Hohlraum die zweite Wellenleiterstruktur begrenzt; und wobei sich die orthografische Projektion des ersten Hohlraums auf das zweite Substrat nicht mit der orthografischen Projektion des zweiten Hohlraums auf das zweite Substrat überlappt.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine dritte Grundplatte, die mit dem zweiten Anschluss der ersten Wellenleiterstruktur verbunden ist und ein drittes Substrat umfasst, und eine Speiseübertragungsleitung, die auf einer nahe an der ersten Wellenleiterstruktur liegenden Seite des dritten Substrats angeordnet ist, umfasst, wobei
eine erste Ende der Speiseübertragungsleitung mit einer externen Signalleitung verbunden ist und eine zweite Ende davon sich zu dem zweiten Anschluss der ersten Wellenleiterstruktur erstreckt, um Signale in die erste Wellenleiterstruktur einzuspeisen.
In einigen Beispielen überlappt sich die orthografische Projektion der Signalleitung auf das erste Substrat nicht mit den orthografischen Projektionen des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur und des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat.
In einigen Beispielen ist die erste Speisestruktur eine Monopolelektrode, die auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung angeordnet und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung hergestellt ist; und/oder die zweite Speisestruktur ist eine Monopolelektrode, die auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung angeordnet und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung hergestellt ist.
In einigen Beispielen weist die Signalleitung mindestens einen Biegewinkel auf, und weist die Referenzelektrode mindestens einen Biegewinkel auf, und der Biegewinkel der Referenzelektrode in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit dem Biegewinkel der Signalleitung vorgesehen ist.
In einigen Beispielen umfassen die Referenzelektroden eine erste Teilreferenzelektrode und eine zweite Teilreferenzelektrode, zwischen denen die Signalleitung angeordnet ist; wobei sich jede der Patchelektroden zumindest teilweise mit den orthografischen Projektionen der ersten Teilreferenzelektrode und der zweiten Teilreferenzelektrode der Referenzelektroden auf das erste Substrat überlappt.
In einigen Beispielen weist die erste Wellenleiterstruktur und/oder die zweite Wellenleiterstruktur ein Füllmedium auf, das Polytetrafluorethylen ist.
In einem zweiten Aspekt stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ferner eine Antenne bereit, die einen oben erwähnten Phasenschieber umfasst.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner eine zweite Wellenleiterstruktur umfasst, die entsprechend der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, und die Antenne ferner umfasst: mindestens eine Strahlungseinheit, die eine entsprechend dem zweiten Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur des einen Phasenschiebers angeordnet ist.
In einigen Beispielen ist die Strahlungseinheit eine dritte Wellenleiterstruktur ist, die einen ersten nahe an der zweiten Wellenleiterstruktur liegenden Anschluss und einen zweiten von der zweiten Wellenleiterstruktur entfernten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss der dritten Wellenleiterstruktur mit dem zweiten Anschluss der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur verbunden ist, wobei
eine Apertur des zweiten Anschlusses der dritten Wellenleiterstruktur größer ist als eine Apertur des ersten Anschlusses, und die Apertur einer Stelle, an der die dritte Wellenleiterstruktur relativ weit von der zweiten Wellenleiterstruktur entfernt, nicht kleiner ist als die Apertur einer Stelle, an der die dritte Wellenleiterstruktur relativ nahe an der zweiten Wellenleiterstruktur liegt.
In einigen Beispielen umfasst die zweite Wellenleiterstruktur vier zweite Seitenwände, die so verbunden sind, dass sie einen Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur begrenzen; wobei die dritte Wellenleiterstruktur eine dritte Seitenwand umfasst, die einen Wellenleiterhohlraum der dritten Wellenleiterstruktur umgibt; wobei die Form des Wellenleiterhohlraums der zweiten Wellenleiterstruktur in Richtung vom zweiten Wellenleiterhohlraum zum dritten Wellenleiterhohlraums allmählich in die Form des ersten Anschlusses des dritten Wellenleiterhohlraums übergeht.
In einigen Beispielen ist die Strahlungseinheit ein Strahlungspatch, wobei die Antenne umfasst ferner eine vierte Grundplatte, an der der zweite Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur von mindestens einem Phasenschieber angeschlossen ist, wobei der Strahlungspatch auf einer von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der vierten Grundplatte angeordnet ist,
wobei sich die orthografische Projektion des Strahlungspatches auf die vierte Grundplatte zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des zweiten Anschlusses der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur auf die vierte Grundplatte überlappt.
In einigen Beispielen umfasst der Phasenschieber ferner erste Wellenleiterstrukturen umfasst, die entsprechend der ersten
Speisestruktur angeordnet sind, wobei die Antenne eine Mehrzahl von Strahlungseinheiten und eine Mehrzahl von Phasenschiebern umfasst, wobei eine der Strahlungseinheiten entsprechend dem zweiten Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur eines der Phasenschieber angeordnet ist,
wobei die ersten Wellenleiterstrukturen der Mehrzahl von Phasenschiebern verbunden sind, um ein Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk zu bilden, wobei das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk einen Hauptanschluss und mehrere Unteranschlüsse aufweist, wobei der Hauptanschluss des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks mit einer externen Signalleitung verbunden ist, wobei der erste Anschluss jeder der ersten Wellenleiterstrukturen als einen Unteranschluss des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks dient.
Figurenliste

1 zeigt ein Äquivalenzmodell einer Übertragungsleitung, die periodisch mit veränderlichen Kondensatoren parallel belastet ist.
2a zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Phasenschiebers, der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
2b zeigt eine Schnittansicht von 2a entlang der Richtung A-B.
2c zeigt eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (eine erste Wellenleiterstruktur), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
2d zeigt eine Schnittansicht von 2c entlang der Richtung C-D.
2e eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (eine zweite Wellenleiterstruktur), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
2f zeigt eine Schnittansicht von 2a entlang der Richtung E-F.
2g zeigt eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (eine erste Wellenleiterstruktur und eine zweite Wellenleiterstruktur), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
3 zeigt eine Schnittansicht von 2g entlang der Richtung G-H.
4 zeigt ein Diagramm der Impedanzänderung des Phasenschiebers von 2.
5 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers, der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
6 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers, der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
7 zeigt eine Draufsicht auf das dritte Substrat in 6.
8 zeigt eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (in dem die erste Wellenleiterstruktur und die zweite Wellenleiterstruktur auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
9 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (in dem die erste Wellenleiterstruktur und die zweite Wellenleiterstruktur auf derselben Seite angeordnet sind), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
10 zeigt eine schematische Teilansicht einer ersten Wellenleiterstruktur in einem Phasenschieber, der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
11 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels (in dem die erste Wellenleiterstruktur und die zweite Wellenleiterstruktur auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet und Hohlräume sind) eines Phasenschiebers, der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
12 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (in dem die erste Wellenleiterstruktur und die zweite Wellenleiterstruktur auf derselben Seite angeordnet und Hohlräume sind), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
13 zeigt eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (in dem Überschneidungsbereiche inkonsistent sind), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
14 zeigt eine Schnittansicht von 13 entlang der Richtung J-K.
15 zeigt ein Diagramm der Impedanzänderung des Phasenschiebers von 13.
16 zeigt eine Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Phasenschiebers (Biegeanordnung), der durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
17 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Ausführungsbeispiels einer Strahlungseinheit einer Antenne (Hornantenne), die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
18 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antenne, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
19 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antenne (in der der Hohlraum innnerhalb der Metallschicht eine Wellenleiterstruktur bildet), die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
20 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antenne (in der das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk auf der selben Seite wie die zweite Wellenleiterstruktur und die Strahlungseinheit angeordnet ist), die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
21 zeigt eine Draufsicht auf die Antenne von 20.
22 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antenne (mit einer dritten Grundplatte), die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
23 zeigt eine Draufsicht auf die dritte Grundplatte der Antenne von 22.
24 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Antenne (Strahlungspatch), die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
25 zeigt eine Draufsicht auf die Antenne von 24.
26 zeigt ein Simulationsverlauf der Dielektrizitätskonstante und des Übertragungsverlusts der Antenne, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.
27 zeigt ein Simulationsdiagramm der Dielektrizitätskonstante und der Phasendifferenz der Antenne, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Um den Zweck, die technischen Lösungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlicher zu machen, wird die vorliegende Erfindung im Folgenden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Selbstverständlich handelt es sich bei dem beschriebenen Ausführungsbeispielen nur um einige Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, nicht um alle Ausführungsbeispielen. Ausgehend von den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung fallen alle anderen Ausführungsbeispielen, die von der allgemeinen Fachleute auf dem Gebiet ohne schöpferische Anstrengung erreicht werden, unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Die Formen und Größen der Komponenten in den Zeichnungen entsprechen nicht dem tatsächlichen Maßstab und dienen nur dazu, das Verständnis des Inhalts der Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Sofern nicht anders definiert, haben die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten technischen oder wissenschaftlichen Begriffe die übliche Bedeutung, die die Durchschnittsfachleute auf dem die vorliegende Offenbarung betreffenden Gebiet begreifen. Die in der vorliegenden Offenbarung verwendeten Wortlaute „erstens“, „zweitens“ und ähnliche geben keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit an, sondern dienen lediglich der Unterscheidung verschiedener Komponenten. Ebenso bezeichnen Wörter wie „ein“, „eine“ oder „der/das/die“ oder ähnliche keine Mengenbegrenzung, sondern bedeuten, dass es mindestens einen gibt. Wörter wie „bestehend aus“ oder „umfassend“ und ähnliche bedeuten, dass die vor dem Wort aufgeführten Elemente oder Gegenstände die nach dem Wort aufgeführten Elemente oder Gegenstände und deren Äquivalente einschließen, ohne andere Elemente oder Gegenstände auszuschließen. Wörter wie „verbunden“ oder „angeschlossen“ oder ähnliche sind nicht auf physische oder mechanische Verbindungen beschränkt, sondern können auch elektrische Verbindungen umfassen, ob indirekt oder direkt. „oben“, „unten“, „links“, „rechts“ usw. werden nur zur Angabe der relativen Positionsbeziehung verwendet. Wenn sich die absolute Position des beschriebenen Objekts ändert, kann sich auch die relative Positionsbeziehung entsprechend ändern.
Die Ausführungsbeispieln der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen beschränkt, sondern umfassen auch Modifikationen von Konfigurationen, die auf der Grundlage von Herstellungsverfahren gebildet werden. Dementsprechend haben die in den Figuren dargestellten Bereiche schematische Eigenschaften, und die Formen der in den Figuren dargestellten Bereiche veranschaulichen die spezifischen Formen der Bereiche der Elemente, sind aber nicht als einschränkend zu betrachten.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Phasenänderung durch Änderung der Kapazität eines variablen Kondensators realisiert werden kann, wenn die Übertragungsleitung in einem Phasenschieber periodisch parallel mit dem variablen Kondensator belastet wird, und sein Äquivalenzmodell ist in 1 dargestellt. Dabei sind Lt und Ct die äquivalente Leitungsinduktivität und Leitungskapazität der Übertragungsleitung im Phasenschieber, die von den Eigenschaften der Übertragungsleitung und der Grundplatte abhängen. Der variable Kondensator Cvar(V) kann durch einen MEMS (Micro Electro Mechanical System) Kondensator, einen variablen Diodenkondensator o.ä. realisiert werden.
Im ersten Aspekt stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung einen Phasenschieber bereit, siehe 2 und 3, wobei 2 eine Draufsicht auf dem Phasenschieber zeigt, in dem ein erstes Substrat 10 und ein zweites Substrat 20 weggelassen sind, und 3 eine Schnittansicht entlang der Richtung G-H des in 2 gezeigten Phasenschiebers. Der Phasenschieber umfasst eine erste Grundplatte und eine zweite Grundplatte, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine dielektrische Schicht 30, die zwischen der ersten Grundplatte und der zweiten Grundplatte ausgebildet ist.
Nehmen wir als Beispiel einen eine koplanare Wellenleiter (Coplanar Waveguide, CPW)-Übertragungsleitung verwendenden Phasenschieber, so umfasst die erste Grundplatte ein erstes Substrat 10, eine Referenzelektrode 12 und eine Signalleitung 11, die auf einer nahe an der dielektrischen Schicht 30 liegenden Seite des ersten Substrats 10 angeordnet sind, wobei die Signalleitung 11 und die Referenzelektrode 12 eine CPW-Übertragungsleitung bilden; wobei die Signalleitung 11 eine Hauptstruktur 111, die sich in der gleichen Richtung wie die Referenzelektrode 12 erstreckt, und eine Vielzahl von Zweigstrukturen 112, die in Abständen angeordnet und an der Hauptstruktur 111 angeschlossen sind, umfassen kann, wobei mindestens eine Zweigstruktur 112 entlang einer Erstreckungsrichtung der Hauptstruktur 111 angeordnet ist.
Die zweite Grundplatte umfasst ein zweites Substrat 20 und mindestens eine Patch-Elektrode 21, die auf einer nahe an der dielektrischen Schicht 30 liegenden Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist. Eine Erstreckungsrichtung der Patch-Elektrode 21 ist gleich wie die Erstreckungsrichtung der Zweigstruktur 112 der Signalleitung 11. Die Patch-Elektroden 21 ist in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit der Zweigstruktur 112 vorgesehen. Und die orthografischen Projektionen jeder Patch-Elektrode 21 und der dazu entsprechenden Zweigstrukturen 112 auf das erste Substrat 10 überlappen sich zumindest teilweise. In einigen Beispielen überlappen sich die orthografischen Projektion jeder Patch-Elektrode 21 auf das erste Substrat 10 und die orthografische Projektion der Referenzelektrode 12 auf das erste Substrat 10 zumindest teilweise. Dabei ist die Patch-Elektrode 21 in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit der Zweigstruktur 112 vorgesehen. D.h. eine Patch-Elektrode 21 ist auf einer Zweigstruktur 112 angeordnet. Die Patch-Elektrode 21 überschneidet sich mit der Zweigstruktur 112, um einen variablen Kondensator Cvra(V) zu bilden, wobei mindestens ein variabler Kondensator Cvra(V) senkrecht zur Übertragungsrichtung elektromagnetischer Wellen verläuft, wodurch ein Parallelkondensator gebildet wird. Der Phasenschieber weist ein Ersatzschaltungsmodell, wie in 1 gezeigt, auf. Da es eine gewisse Überschneidung zwischen der Patch-Elektrode 21 und der Zweigstruktur 112 gibt, weicht die an der Patch-Elektrode 21 anliegende Spannung bei der Eingabe von Mikrowellensignalen in die Hauptstruktur 111 von der an der Zweigstruktur 112 anliegenden Spannung ab, so dass sich die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 30 im variablen Kondensator Cvra(V), der durch die Überschneidung der Patch-Elektrode 21 und der Signalleitung 11 gebildet wird, ändert. Dadurch ändert sich der Kapazitätswert des variablen Kondensators Cvra(V), um die Phase des Mikrowellensignals zu ändern. Da die im Phasenschieber dieses Ausführungsbeispiels gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) weisen die gleichen überschneidenden Flächen auf, ist die äquivalente Impedanz jedes gebildeten variablen Kondensators Cvra(V) bei der gleichen an die Patch-Elektroden 21 angelegten Spannung also gleich, wie in 4 gezeigt. Die Impedanz jedes variablen Kondensators Cvra(V) ist Z1. Dabei ist zu beachten, dass Z0 den Wert der Impedanz darstellt, die zwischen zwei Signaleingangsenden (oder Signalausgangsenden) der Signalleitung 11 und der Referenzelektrode 12 gebildet wird.
Es ist zu beachten, dass der Phasenschieber eine Vielzahl von variablen Kondensatoren Cvra(V) oder nur einen variablen Kondensator Cvra(V) umfassen kann. Dementsprechend kann das zweite Substrat 20 des Phasenschiebers auf der nahe an der dielektrischen Schicht 30 liegenden Seite mit nur einer Patch-Elektrode 21 oder mit einer Vielzahl von Patch-Elektroden 21 versehen sein, je nach dem erforderlichen Maß der Phasenverschiebung. Bei den folgenden Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, dass der Phasenschieber eine Vielzahl von Patch-Elektroden 21 umfasst, wobei jede Patch-Elektrode 21 sich mit einer Zweigstruktur 112 überschneidet, um einen variablen Kondensator Cvra(V) zu bilden. Das heißt, der Phasenschieber umfasst eine Vielzahl von variablen Kondensatoren Cvra(V). Die vorliegende Erfindung ist jedoch durch diese Ausführungsbeispiele begrenzt.
Es ist zu beachten, dass die Referenzelektrode 12 im Phasenschieber nur eine Teilreferenzelektrode umfassen kann, z. B. nur eine der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122. Alternativ kann die Referenzelektrode 12 des Phasenschiebers sowohl die erste Teilreferenzelektrode 121 als auch die zweite Teilreferenzelektrode 122 umfassen. Bei der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die Referenzelektrode 12 die erste Teilreferenzelektrode 121 und die zweite Teilreferenzelektrode 122 umfasst, was jedoch keine Einschränkung der Erfindung bedeutet. Wenn die Referenzelektroden 12 eine erste Teilreferenzelektrode 121 und eine zweite Teilreferenzelektrode 122 umfassen, ist die Signalleitung 11 zwischen der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122 angeordnet. Die Projektionen jeder Patchelektroden 21 und der dazu entsprechenden Zweigstruktur 112 sowie der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122 auf das Substrat überlappen sich zumindest teilweise.
Im obigen Phasenschieber bilden die Signalleitung 11, die erste Referenzelektrode 121 und die zweite Referenzelektrode 122 eine CPW-Übertragungsleitung. Das Signal wird an einem der beiden Enden der Signalleitung 11 eingespeist und am anderen Ende ausgespeist. Das elektrische Feld der CPW-Übertragungsleitung ist ein transversales elektrisches Feld. Das heißt, die Richtung des elektrischen Feldes weist von der Signalleitung 11 zur ersten Referenzelektrode 121 oder zur zweiten Referenzelektrode 122. Das Mikrowellensignal ist zwischen der Signalleitung 11 und der ersten Referenzelektrode 122 oder der zweiten Referenzelektrode 121 eingeschränkt. Und ist es notwendig, das Mikrowellensignal an beiden Enden der Signalleitung 11 einzuspeisen oder auszuspeisen. In einigen Beispielen ist eine Mikrostreifenleitung direkt an beiden Enden der Signalleitung 11 zur Speisung angeschlossen. Die Mikrostreifenleitung kann eine Übertragungselektrode (in der Figur nicht dargestellt) umfassen, die sich auf derselben Schicht wie die Signalleitung 11 befindet, und eine dritte Referenzelektrode (in der Figur nicht dargestellt), die sich auf der der Übertragungselektrode gegenüberliegenden Seite des ersten Substrats 10 befindet. Da die Übertragungselektrode an beiden Enden der Signalleitung 11 angeschlossen ist, ist es möglich, die Signalleitung 11 durch die Übertragungselektrode zu speisen. Allerdings ist das elektrische Feld, das sich zwischen der Übertragungselektrode und der dritten Referenzelektrode der Mikrostreifenleitung ausbildet, ein longitudinales elektrisches Feld. Das heißt, die Richtung des elektrischen Feldes weist von der Übertragungselektrode zur dritten Referenzelektrode, und steht annähernd senkrecht zum ersten Substrat 10, so dass das transversale elektrische Feld auf der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung nicht direkt in das longitudinales elektrisches Feld auf der Mikrostreifenleitung umgewandelt werden kann. Daher kann das Mikrowellensignal nicht gut direkt von der Signalleitung 11 zur Übertragungselektrode übertragen werden kann, und damit ist der Übertragungsverlust hoch. In anderen Ausführungsbeispielen kann die dritte Referenzelektrode mit der Referenzelektrode 12 der CPW-Übertragungsleitung verbunden werden, um das transversale elektrische Feld an beiden Enden der Signalleitung 11 in ein longitudinales elektrisches Feld umzuwandeln. Dann ist es notwendig, Durchgangslöcher in das erste Substrat 10 einzubringen, durch die die dritte Referenzelektrode auf beiden Seiten des ersten Substrats 10 mit der Referenzelektrode 12 verbunden ist, was einerseits die Komplexität des Prozesses erhöht. Andererseits wenn das erste Substrat 10 ein Glassubstrat ist, ist es nicht möglich, Durchgangslöcher in das Glassubstrat einzubringen. In diesem Fall, dass ein Strömungsmedium wie Flüssigkristallmoleküle als die dielektrische Schicht 30 verwendet wird, entweichen die Flüssigkristallmoleküle aus den Durchgangslöcher, was zu Kristallleckagen führt.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, bieten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegung die folgenden technischen Lösungen bereit. Weiterhin beziehen Sie sich auf 2a, 2b, wobei 2b eine Schnittansicht von 2a entlang der Richtung A-B. Der durch diese Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegung bereitgestellte Phasenschieber umfasst ferner eine erste Speisestruktur 50 und eine zweite Speisestruktur 60, wobei die erste Speisestruktur 50 mit einem Ende der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung elektrisch verbunden ist, und die zweite Speisestruktur 60 mit dem anderen Ende der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung elektrisch verbunden ist. Die erste Speisestruktur 50 dient dazu, die Übertragungsrichtung des über die Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung übertragenen Mikrowellensignals so zu ändern, dass das von der Signalleitung 11 übertragene Mikrowellensignal in eine erste Richtung übertragen wird, wobei die erste Richtung die Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat 10 befindet. Die zweite Speisestruktur 60 dient dazu, die Übertragungsrichtung des über die Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung übertragenen Mikrowellensignals so zu ändern, dass das von der Signalleitung 11 übertragene Mikrowellensignal in eine zweite Richtung übertragen wird, wobei die zweite Richtung die Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat 10 befindet. Konkret handelt es sich bei der ersten Speisestruktur 50 und der zweiten Speisestruktur 60 in diesem Phasenschieber um Speisestrukturen, die beide ein longitudinales elektrisches Feld in einer annähernd senkrecht zum ersten Substrat 10 verlaufenden Richtung aufweisen. Das heißt, das von der ersten Speisestruktur 50 erzeugte elektrische Feld weist eine elektrische Feldrichtung auf, die die Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet, zumindest teilweise schneidet, und das von der zweiten Speisestruktur 60 erzeugte elektrische Feld weist eine elektrische Feldrichtung auf, die die Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet, zumindest teilweise schneidet. Daher sind die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 an beiden Enden der Signalleitung 11 angeschlossen. Damit kann das transversale elektrische Feld an beiden Enden der Signalleitung 11 in ein longitudinales elektrisches Feld umgewandt wird, so dass das Mikrowellensignal entlang des longitudinalen elektrischen Feldes übertragen wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird es davon ausgegangen, dass das Mikrowellensignal von der ersten Speisestruktur 50 eingespeist und von der zweiten Speisestruktur 60 ausgespeist wird. In diesem Fall, wird das Mikrowellensignal in die erste Speisestruktur 50 eingekoppelt und das empfangene Mikrowellensignal von der ersten Speisestruktur 50 auf die Signalleitung 11 überträgt. Das Mikrowellensignal breitet sich entlang der Ausdehnungsrichtung der Signalleitung 11 aus und wird nach der Phasenverschiebung auf die zweite Speisestruktur 60 am anderen Ende der Signalleitung 11 übertragt. Die zweite Speisestruktur 60 koppelt das Mikrowellensignal durch das longitudinale elektrische Feld auf eine von der dielektrischen Schicht 30 abgewandte Seite des zweiten Substrats 20. Wenn das zweite Substrat 20 mit einer Strahlungseinheit versehen ist, kann die zweite Speisestruktur 60 das Mikrowellensignal in die Strahlungseinheit koppeln. Dann wird das Mikrowellensignal wiederum von der Strahlungseinheit abgestrahlt. Da die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 an den Enden der Signalleitung 11 angeschlossen sind, sind die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 in der Lage, das transversale elektrische Feld an den Enden der Signalleitung 11 in ein longitudinales elektrisches Feld umzuwandeln. Dadurch ist die Umwandlung des transversalen elektrischen Feldes in das longitudinale elektrische Feld an beiden Enden der koplanaren Wellenleiterübertragungsleitung erreicht.
Es ist zu beachten, dass sowohl die erste Richtung als auch die zweite Richtung die Ebene schneiden, in der sich das erste Substrat 10 befindet. Das heißt, die Übertragungsrichtung (die erste Richtung) des Mikrowellensignals, das durch die erste Speisestruktur 50 verändert wird, schneidet die Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet. In ähnlicher Weise schneidet die Übertragungsrichtung (die zweite Richtung) des Mikrowellensignals, das durch die Richtung des elektrischen Feldes der zweiten Speisestruktur 60 verändert wird, die Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet. Die erste Richtung und die zweite Richtung können eine beliebige Richtung sein, die die oben genannten Merkmale erfüllt. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird es davon ausgegangen, dass die erste Richtung die Richtung senkrecht zu der Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet, ist und die zweite Richtung die Richtung senkrecht zu der Ebene, in der sich das erste Substrat 10 befindet, ist, und die erste Richtung und die zweite Richtung gleich sind. Dies stellt keine Einschränkung der Erfindung dar.
Es ist zu beachten, dass bei der Anwendung des Phasenverschiebers auf eine Antenne, die entweder als eine Sendeantenne oder als eine Empfangsantenne verwendet sein kann, ist die Strahlungseinheit mit der zweiten Speisestruktur 80 verbunden. Wenn die Antenne als die Sendeantenne verwendet wird, kann die erste Speisestruktur 50 das von einer Vorwärtsschaltung eingespeiste Signal empfangen und dann in die Signalleitung 11 eingeben. Nach dem Empfang des Signals koppelt die zweite Speisestruktur 60 das Signal an die Strahlungseinheit. Anschließend sendet die Strahlungseinheit das Signal aus. Wenn die Antenne als die Empfangsantenne verwendet wird, empfängt die Strahlungseinheit das Signal und koppelt es an die zweite Speisestruktur 60, die das Signal empfängt und an die Signalleitung 11 weiterleitet. Die erste Speisestruktur 50, die an dem anderen Ende der Signalleitung 11 angeschlossen ist, empfängt das Signal und koppelt es zurück an die Vorwärtsschaltung. Zur besseren Veranschaulichung wird es im Folgenden davon ausgegangen, dass die erste Speisestruktur 50 des Phasenschiebers der Eingang und die zweite Speisestruktur 80 der Ausgang ist.
In einigen Beispielen können die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 beliebige Speisestrukturen sein, die in der Lage sind, Mikrowellensignale in einer nicht parallel zum ersten Substrat 10 verlaufenden Richtung zu übertragen. Z. B. kann die erste Speisestruktur 50 eine Monopolelektrode sein, auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung 11 angeordnet sein und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung 11 bestehen. Die zweite Speisestruktur 60 kann auch eine Monopolelektrode sein, auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung 11 angeordnet sein und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung 11 bestehen. Dadurch, dass die Monopolelektroden an beiden Enden der Signalleitung 11 angeschlossen sind, können die Monopolelektroden das transversale elektrische Feld der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung in ein longitudinales elektrisches Feld umwandeln und damit werden die Mikrowellensignale senkrecht zum ersten Substrat 10 abgestrahlt. Dadurch werden die Ein- und Auskopplung von Mikrowellensignalen erreicht. Die spezifische Struktur der Monopolelektroden als erste Speisestruktur 50 und/oder zweite Speisestruktur 60 kann von einer Vielzahl von Typen sein, z. B. können sowohl die erste Speisestruktur 50 als auch die zweite Speisestruktur 60 Monopol-Patch-Elektroden sein, die in der gleichen Schicht wie die Signalleitung 11 angeordnet sind. Und in einigen Beispielen können die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 einstückig mit der Signalleitung 11 gebildet werden, wodurch der Prozess vereinfacht wird. Zur Veranschaulichung wird es im Folgenden davon ausgegangen, dass die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 beide Monopol-Patch-Elektroden sind.
In einigen Beispielen, wenn die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 beide Monopol-Patch-Elektroden sind, ist die Breite der ersten Speisestruktur 50 größer als die Breite der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung und die Breite der zweiten Speisestruktur 60 ebenfalls größer als die Breite der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung.
In einigen Beispielen können die Zweigstrukturen 112 auf der Grundlage der oben beschriebenen Struktur durch die Hauptstruktur 111 verlaufen, um eine reibungslose Mikrowellensignalübertragung zu gewährleisten. In einigen Ausführungsbeispielen können die Zweigstrukturen 112 und die Hauptstruktur 111 als einteilige Struktur ausgeführt werden, d. h., wie in 2 gezeigt. Die Zweigstrukturen 112 und die Hauptstruktur 111 sind in derselben Schicht angeordnet und bestehen aus demselben Material. Auf diese Weise erleichtert die Herstellung der Zweigstrukturen 112 und der Hauptstruktur 111 und damit ist die Prozesskosten reduziert. Natürlich können die Zweigstrukturen 112 und die Hauptstruktur 111 auch auf beliebige Weise elektrisch miteinander verbunden sein. Dies ist in dieser Ausführungsbeispielen der Erfindung in keiner Weise eingeschränkt. In diesem Fall weicht die an der Patch-Elektrode 21 anliegende Spannung bei der Eingabe von Mikrowellensignalen in die Hauptstruktur 111 von der an der Zweigstruktur 112 anliegenden Spannung abweicht, so dass sich die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 30 im Flüssigkristallkondensator, der durch die Überschneidung der Patch-Elektrode 21 und der Signalleitung 11 gebildet wird, verändert. Dadurch verändert sich die Phase vom Mikrowellensignal.
In einigen Beispielen, unter Bezugnahme auf 2c-3, kann der durch Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Phasenschieber eine Wellenleiterstruktur verwenden, um Signale mit einer ersten Speisestruktur 50 und/oder einer zweiten Speisestruktur 60 zu übertragen. Insbesondere wird auf folgende Ausführungsbeispielen verwiesen.
In einigen Beispielen sehen Sie 2c-2d, wobei 2d eine Schnittansicht entlang der Richtung C-D von 2C zeigt. Der durch Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Phasenschieber kann ferner eine erste Wellenleiterstruktur 70 umfassen, wobei die erste Wellenleiterstruktur 70 einen ersten Anschluss 701 und einen zweiten Anschluss 702 aufweist, wobei die erste Wellenleiterstruktur 70 entsprechend der ersten Speisestruktur 50 angeordnet ist. Das heißt, eine orthografische Projektion der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10 überlappt sich zumindest teilweise mit einer orthografische Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10. Insbesondere kann die erste Wellenleiterstruktur 70 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 oder auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet sein, sofern sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10 zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10 überlappt. In diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die erste Speisestruktur 50 ein Eingang und die zweite Speisestruktur 60 ein Ausgang ist. Der zweite Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 empfängt das von einer externen Signalleitung übertragene Mikrowellensignal. Das Mikrowellensignal wird durch den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 über den ersten Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 an die sich damit überlappende erste Speisestruktur 50 gekoppelt. Die erste Speisestruktur 50 überträgt das empfangene Mikrowellensignal zur Signalleitung 11. Das Mikrowellensignal breitet sich entlang der Erstrekungsrichtung der Signalleitung 11 aus. Nach der Phasenverschiebung wird das Mikrowellensignal zur zweiten Speisestruktur 60 am anderen Ende der Signalleitung 11 übertragt. Die zweite Speisestruktur 60 koppelt das Mikrowellensignal durch das longitudinale elektrische Feld aus. Die Übertragung des Signals durch die erste Wellenleiterstruktur 60 kann den Übertragungsverlust des Mikrowellensignals wirksam reduzieren.
In einigen Beispielen sehen Sie 2e-2f, wobei 2f eine Schnittansicht entlang der Richtung E-F von 2E zeigt. Der durch die Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Phasenschieber kann ferner eine zweite Wellenleiterstruktur 80 umfassen, wobei die zweite Wellenleiterstruktur 80 einen ersten Anschluss 801 und einen zweiten Anschluss 802 aufweist, wobei die zweite Wellenleiterstruktur 80 entsprechend der zweiten Speisestruktur 60 angeordnet ist. Das heißt, die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur 60 auf das erste Substrat 10 überlappt sich zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10. Insbesondere kann die zweite Wellenleiterstruktur 80 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet sein, und der zweite Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 kann mit der Strahlungseinheit verbunden sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die erste Speisestruktur 50 ein Eingang und die zweite Speisestruktur 60 ein Ausgang ist. Dabei empfängt die erste Speisestruktur 50 das von der externen Signalleitung übertragenen Mikrowellensignal. Das Mikrowellensignal breitet sich entlang der Erstreckungsrichtung der Signalleitung 11 aus. Nach der Phasenverschiebung wird das Mikrowellensignal zur zweiten Speisestruktur 60 am anderen Ende der Signalleitung 11 übertragen. Die zweite Speisestruktur 60 koppelt das Mikrowellensignal durch das longitudinale elektrische Feld an den ersten Anschluss 801 der sich damit überlappenden zweiten Wellenleiterstruktur 80. Das Mikrowellensignal wird über den Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur 80 von dem zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 an die Strahlungseinheit gekoppelt. Durch die Übertragung des Signals über die zweite Wellenleiterstruktur 80 kann der Übertragungsverlust des Mikrowellensignals wirksam reduziert werden.
In einigen Beispielen sehen Sie 2g-3, wobei 3 eine Schnittansicht entlang der Richtung G-H von 2g zeigt. Der durch die Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Phasenschieber kann sowohl an der ersten Speisestruktur 50 als auch an der zweiten Speisestruktur 60 Wellenleiterstrukturen aufweisen. Das heißt, der Phasenschieber kann auch eine erste Wellenleiterstruktur 70 und eine zweite Wellenleiterstruktur 80 umfassen. Die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 sind jeweils mit den beiden Enden der Signalleitung 11 verbunden. Die erste Wellenleiterstruktur 70 weist einen ersten Anschluss 701 und einen zweiten Anschluss 702 auf. Die erste Wellenleiterstruktur 70 ist entsprechend der ersten Speisestruktur 50 angeordnet. Das heißt, die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10 überlappt sich zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10. Die zweite Wellenleiterstruktur 80 weist einen ersten Anschluss 801 und einen zweiten Anschluss 802 auf, wobei die zweite Wellenleiterstruktur 80 entsprechend der zweiten Speisestruktur 60 angeordnet ist. Das heißt, die orthografishe Projektion der zweiten Speisestruktur 60 auf das ersten Substrat 10 überlappt sich zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10.
In diesem Phasenschieber weisen sowohl die erste Speisestruktur 50 als auch die zweite Speisestruktur 60 ein longitudinales elektrische Feld in einer Richtung annähernd senkrecht zum ersten Substrat 10 auf. Somit sind die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 an den beiden Enden der Signalleitung 11 angeschlossen und in der Lage, das transversale elektrische Feld an den beiden Enden der Signalleitung 11 in ein longitudinales elektrisches Feld umzuwandeln. Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass ein Mikrowellensignal durch die erste Speisestruktur 50 eingespeist und durch die zweite Speisestruktur 60 ausgespeist wird. Das Mikrowellensignal wird von dem zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 eingespeist und dann von dem ersten Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 an die sich damit überlappenden ersten Speisestruktur 50 gekoppelt. Die erste Speisestruktur 50 überträgt das empfangene Mikrowellensignal zur Signalleitung 11. Das Mikrowellensignal breitet sich entlang der Erstreckungsrichtung der Signalleitung 11 aus. Nach einer Phasenverschiebung wird das Mikrowellensignal zur zweiten Speisestruktur 60 am anderen Ende der Signalleitung 11 übertragen. Die zweite Speisestruktur 60 koppelt das Mikrowellensignal durch ein longitudinale elektrische Feld an den ersten Anschluss 801 der mit der zweite Speisestruktur 60 überlappenden zweiten Wellenleiterstruktur 80. Dann wird das Mikrowellensignal vom zweiten Anschluss 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 ausgespeist. Durch die Verwendung der an den Enden der Signalleitung 11 angeschlossenen ersten und zweiten Speisestrukturen 50 und 60 können die erste Speisestruktur 50 und die zweite Speisestruktur 60 das transversale elektrische Feld an den Enden der Signalleitung 11 in das longitudinale elektrische Feld umwandeln. Dadurch wird die Umwandlung des transversalen elektrischen Feldes in das longitudinale elektrische Feld an den Enden der koplanaren Wellenleiter-Übertragungsleitung erreicht. Durch die Übertragung des Mikrowellensignals von der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 kann der Übertragungsverlust des Mikrowellensignals wirksam reduziert werden.
Es ist zu beachten, dass in dem durch die Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Phasenschieber nur eine erste Wellenleiterstruktur 70 oder nur eine zweite Wellenleiterstruktur 80 vorgesehen sein kann, oder sowohl eine erste Wellenleiterstruktur 70 als auch eine zweite Wellenleiterstruktur 80 vorgesehen sein können, was hier nicht begrenzt ist. Zur Veranschaulichung wird im Folgenden davon ausgegangen, dass in dem Phasenschieber eine erste Wellenleiterstruktur 70 und eine zweite Wellenleiterstruktur 80 angeordnet sind.
In dem Phasenschieber gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die dielektrische Schicht 30 verschiedene Typen von einstellbaren Medien umfassen. Z. B. kann die dielektrische Schicht 30 einstellbare Medien wie Flüssigkristallmoleküle oder Ferroelektrika enthalten. Im Folgenden wird die dielektrische Schicht 30 mit Flüssigkristallmolekülen als Beispiel zur Veranschaulichung dargestellt. Indem die Patch-Elektrode 21 und die CPW-Übertragungsleitung mit Spannungen beaufschlagt werden, können der Ablenkwinkel der Flüssigkristallmoleküle und damit die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkristallschicht 30 zum Zweck der Phasenverschiebung verändert werden.
In einigen Beispielen sind die Flüssigkristallmoleküle in der dielektrischen Schicht 30 positive Flüssigkristallmoleküle oder negative Flüssigkristallmoleküle. Es ist zu beachten, dass, wenn die Flüssigkristallmoleküle positive Flüssigkristallmoleküle sind, der Winkel zwischen der Längsachsenrichtung der Flüssigkristallmoleküle und der Patch-Elektrode 21 in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich 45 Grad ist. Wenn die Flüssigkristallmoleküle negative Flüssigkristallmoleküle sind, ist der Winkel zwischen der Längsachsenrichtung der Flüssigkristallmoleküle und der Patch-Elektrode 21 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung größer als 45 Grad und kleiner als 90 Grad. Dadurch sichergestellt wird, dass die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 30 zum Zweck der Phasenverschiebung geändert wird, nachdem die Flüssigkristallmoleküle abgelenkt wurden.
In einigen Beispielen umfasst das Ausführungsbeispiel auch einen Signalverbinder 01, wobei ein Ende des Signalverbinders 01 mit einer externen Signalleitung und das andere Ende mit dem zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 verbunden ist, um das Mikrowellensignal in die erste Wellenleiterstruktur 70 einzugeben. Die erste Wellenleiterstruktur 70 koppelt dann das Mikrowellensignal an die erste Speisestruktur 50. Der Signalverbinder 01 kann verschiedene Typen von Verbinder sein, wie z. B. SMA Verbinder usw., die hier nicht beschränkt sind.
Es ist zu beachten, dass in dem Phasenschieber gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung das Mikrowellensignal ein Hochfrequenzsignal sein kann und ein Steuersignal zum periodischen Laden vom Parallelkondensator ein Niederfrequenzsignal sein kann. Das Steuersignal bei der Übertragung des Mikrowellensignals und das Steuersignal beim Laden vom Kondensator sind unterschiedlich. Das Mikrowellensignal wird durch die erste Speisestruktur 50 oder die zweite Speisestruktur 60 in die Signalleitung 11 eingegeben. Das Steuersignal beim Laden vom Kondensator wird durch die Signalleitung in die Patch-Elektrode 21 und Signalleitung 11.
In einigen Beispielen kann der Phasenschieber gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung auch eine erste Signalleitung und eine zweite Signalleitung (beide in den Figuren nicht dargestellt) umfassen, wobei die erste Signalleitung für das Steuersignal zum periodischen Laden vom Parallelkondensator an die Patch-Elektrode 21 verwendet wird, wobei die erste Signalleitung elektrisch mit der Patch-Elektrode 21 verbunden ist. Eine zweite Signalleitung wird für das Steuersignal zum periodischen Laden vom Parallelkondensator auf die Signalleitung 11 verwendet, wobei die zweite Signalleitung elektrisch mit der Signalleitung 11 verbunden ist.
Darüber hinaus ist es zu beachten, dass der Phasenschieber eine Vielzahl von Phaseneinstelleinheiten umfassen kann, wobei jeder Phaseneinstelleinheit eine oder mehrere Patch-Elektroden 21 zugeordnet ist. Jede Phaseneinstelleinheit und die Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung erzeugen bei dem Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld, das Ablenkung der Flüssigkristallmoleküle der dielektrischen Schicht 30 bewirkt. Dadurch verändert sich die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 30. Somit kann die Phase von dem Mikrowellensignal verändert werden. Und in den verschiedenen Phaseneinstelleinheiten sind, nachdem die Patch-Elektrode 21 und die Signalleitung 11 mit Spannungen beaufschlagt werden, die entsprechenden eingestellten Phasenverschiebungensbeträge unterschiedlich. Das heißt, jede Phaseneinstelleinheit stellt entsprechend einen Phasenverschiebungsbetrag ein, so dass, wenn der Phasenverschiebungsbetrag eingestellt werden kann, die entsprechende Phaseneinstelleinheit abhängig von der Größe des einzustellenden Phasenverschiebungsbetrag dazu gesteuert wird, eine Spannung anzulegen, ohne eine Spannung an alle Phaseneinstelleinheiten anzulegen. Dadurch ist der Phasenschieber in diesem Ausführungsbeispiel leicht zu steuern und sein Stromverbrauch gering.
Um die Steuerung und die Verdrahtung zu erleichtern, können die einzelnen Patch-Elektroden 21 in jeder Phaseneinstelleinheit von dieselben ersten Signalleitung gesteuert werden. Natürlich ist es auch möglich, die einzelnen Patch-Elektroden 21 in verschiedenen Phaseneinstelleinheiten mit unterschiedlichen ersten Signalleitungen zu steuern, je nach praktischen Erfordernissen. Hier gibt es keine Einschränkungen.
In einigen Beispielen befindet, unter Bezugnahme auf 2, sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10 in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10, um sicherzustellen, dass Mikrowellensignale zwischen der ersten Speisestruktur 50 und der ersten Wellenleiterstruktur 70 besser übertragen werden können. Ebenso befindet sich die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur 60 auf das erste Substrat 10 in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10, um sicherzustellen, dass Mikrowellensignale zwischen der zweiten Speisestruktur 60 und der zweiten Wellenleiterstruktur 80 besser übertragen werden können.
Ferner, um die Übertragungseffizienz zwischen der ersten Speisestruktur 50 und der zweiten Wellenleiterstruktur 70 zu gewährleisten, können die beiden einander zugewandt vorgesehen sein. Die Form der ersten Speisestruktur 50 kann zentrosymmetrisch sein und die Form des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 kann zentrosymmetrisch sein. Der Abstand zwischen der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10 und der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10 ist nicht größer als ein erster vorbestimmter Wert. Der erste vorbestimmte Wert sollte so klein wie möglich sein, zum Beispiel weniger als 0,1 cm. Ist der erste vorbestimmte Wert 0, ist die erste Speisestruktur 50 zur ersten Wellenleiterstruktur 70 ganz einander zugewandt vorgesehen. Das heißt, die Symmetriezentren der beiden fallen zusammen. Ebenso, um die Übertragungseffizienz zwischen der zweiten Speisestruktur 60 und der zweiten Wellenleiterstruktur 80 zu gewährleisten, kann die beide einander zugewandt vorgesehen sein. Die Form der zweiten Speisestruktur 60 kann zentrosymmetrisch sein und die Form des ersten Auschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 kann zentrosymmetrisch sein. Der Abstand zwischen der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums der zweiten Speisestruktur 60 auf das erste Substrat 10 und der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums des ersten Anschluesses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10 ist nicht größer als ein zweiter vorbestimmter Wert. Der erste vorbestimmte Wert sollte so klein wie möglich sein, zum Beispiel weniger als 0,1 cm. Wenn der erste vorbestimmte Wert 0 ist, dann sind die zweite Speisestruktur 60 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 ganz einander zugewandt vorgesehen. Die Symmetriezentren der beiden fallen zusammen.
In einigen Beispielen ist, unter Bezugnahme auf 3 und 5, die erste Wellenleiterstruktur 70 entsprechend der ersten Speisestruktur 50 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 entsprechend der zweiten Speisestruktur 60 vorgesehen. Insbesondere können, wie in 3 gezeigt, die erste Wellenleiterstruktur 70 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein. Das heißt, die erste Wellenleiterstruktur 70 ist auf einer von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet und die zweite Wellenleiterstruktur 80 ist auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet. Daraus wird ersichtlich, dass die erste Wellenleiterstruktur 70 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 auf der selben Seite angeordnet sein können, wie in 5 dargestellt. Beispielsweise befinden Sie sich beide auf eine von der dielektrischen Schicht 30 abgewandte Seite des zweiten Substrats 20. In diesem Fall überlappt sich die orthografische Projektion der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das zweite Substrat 20 nicht mit der orthografischen Projektion der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das zweite Substrat 20. Damit ist sichergestellt, dass die Strukturen der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 unabhängig voneinander sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen.
In einigen Beispielen kann, unter Bezugnahme auf 6 und 7, kann der Phasenschieber außerdem eine dritte Grundplatte umfassen, die mit dem zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 verbunden ist. Die dritte Grundplatte umfasst ein drittes Substrat 03 und eine Speiseübertragungsleitung 02. Das dritte Substrat 03 ist mit dem zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 verbunden. Die Speiseübertragungsleitung 02 ist auf einer nahe an der ersten Wellenleiterstruktur 70 liegenden Seite des dritten Substrats 03 angeordnet. Unter Bezugnahme auf 7, erstreckt sich ein erstes Ende der Speiseübertragungsleitung 02 bis zum Rand des dritten Substrats 03, um mit einer externen Signalleitung zu verbinden. Insbesondere kann der Signalverbinder 01 am Rand des dritten Substrats 03 angeordnet sein, wobei ein Ende mit der Speiseübertragungsleitung 02 und ein anderes Ende mit der externen Signalleitung verbunden ist, um ein Signal in die Speiseübertragungsleitung 02 einzugeben. Das zweite Ende der Speiseübertragungsleitung 02 erstreckt sich bis zum zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70, um ein Signal in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 einzuspeisen und dann über den ersten Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 in die erste Speisestruktur 50 einzukoppeln. Insbesondere kann sich das zweite Ende der Speiseübertragungsleitung 02 in den zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 erstrecken. Das heißt, die orthografische Projektion des zweiten Endes der Speiseübertragungsleitung 02 auf dem ersten Substrat 10 befindet sich in der orthografischen Projektion des zweiten Anschlusses 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10.
In einigen Beispielen kann, unter Bezugnahme auf 2, die CPW-Übertragungsleitung nicht in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 und/oder der zweiten Wellenleiterstruktur 80 eintreten oder sich weniger in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 und/oder der zweiten Wellenleiterstruktur 80 erstrecken. Wenn die CPW-Übertragungsleitung nicht in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 und/oder der zweiten Wellenleiterstruktur 80 eintritt, kann sich die orthografische Projektion der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung auf das erste Substrat 10 mit den orthografischen Projektionen des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 und des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10 nicht überlappen. In ähnlicher Weise überlappen sich die orthografischen Projektionen der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122 auf das erste Substrat 10 nicht mit den orthografischen Projektionen des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 und des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das erste Substrat 10.
In einigen Beispielen kann der Phasenschieber auch eine erste Verbindungsstruktur 501 und eine zweite Verbindungsstruktur 601, die auf der nahe an der dielektrischen Schicht 30 angeordneten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet sind, umfassen. Die erste Verbindungsstruktur 501 ist zwischen der ersten Speisestruktur 50 und dem ersten Ende der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 angeschlossen. Die zweite Verbindungsstruktur 601 ist zwischen der zweiten Speisestruktur 60 und dem zweiten Ende der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 angeschlossen. Die erste und zweite Verbindungsstrukturen 501 und 601 können als eine Impedanzanpassungsstruktur verwendet werden. Am Kontakt zwischen der ersten Speisestruktur 50 am Mikrowellensignaleingang und der Signalleitung 11 ist das Stehwellenverhältnis (Stehende Welle) nicht 1, wenn die Impedanzen der beiden nicht gleich sind. Das heißt, es gibt eine Rückflussdämpfung, die die Leistung verschlechtert. Daher ist eine gute Impedanzanpassung erforderlich, indem die erste Verbindungsstruktur 501 so vorgesehen wird, dass eine Impedanzanpassung zwischen der ersten Speisestruktur 50 und der Signalleitung 11 erfolgt. In ähnlicher Weise ist am Kontakt zwischen der zweiten Speisestruktur 60 am Ende der Last (z. B. die Strahlungseinheit) und der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung das Stehwellenverhältnis (Stehende Welle) nicht 1, wenn die Impedanzen der beiden nicht gleich sind. Das heißt, es gibt eine Rückflussdämpfung, die die Leistung verschlechtert. Daher ist eine gute Impedanzanpassung erforderlich, indem die Struktur der zweiten Verbindungsstruktur 601 so vorgesehen wird, dass eine Impedanzanpassung zwischen der zweiten Speisestruktur 601 und der Signalleitung 11 erfolgt.
In einigen Beispielen ist keine Impedanzanpassung erforderlich, wenn die Impedanzen der ersten Speisestruktur 50, der zweiten Speisestruktur 60 und der Signalleitung 11 gleich sind, z. B. alle 100 Ω. Die erste Verbindungsstruktur 501 und die zweite Verbindungsstruktur 601 können Verbindungsdrähte sein. Die Breite der ersten Verbindungsstruktur 501 kann gleich wie die Breite der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 sein. Die zweite Verbindungsstruktur 601 kann gleich wie die Breite der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 sein. Zur Veranschaulichung wird in diesem Beispiel davon ausgegangen, dass die erste Verbindungsstruktur 501, die zweite Verbindungsstruktur 601 und die Signalleitung 11 alle gleich breit sind. In einigen Beispielen können die erste Verbindungsstruktur 501 und die zweite Verbindungsstruktur 601 einstückig mit der Signalleitung 11 ausgebildet sein. Dies vereinfacht den Prozess.
Es ist zu beachten, dass die erste Verbindungsstruktur 501 oder die zweite Verbindungsstruktur 601 mit der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung verbunden ist, während ein Spalt zwischen der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122 erhalten bleibt.
In einigen Beispielen kann, unter Bezugnahme auf 8 und 9, der Phasenschieber auch eine erste reflektierende Struktur 04 und eine zweite reflektierende Struktur 05 umfassen. Die erste reflektierende Struktur 04 ist auf der von der ersten Wellenleiterstruktur 70 abgewandten Seite der ersten Speisestruktur 50 angeordnet. Die orthografische Projektion der ersten reflektierenden Struktur 04 auf das erste Substrat 10 überlappt sich zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10, und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der ersten Speisestruktur 50 auf das erste Substrat 10. Da das elektrische Feld der ersten Speisestruktur 50 ein longitudinales elektrisches Feld ist, strahlt die erste Speisestruktur 50 in Längsrichtung auf beiden Seiten Mikrowellensignale ab. Das zu einer Seite der ersten Wellenleiterstruktur 70 abgestrahlte Signal wird in die erste Wellenleiterstruktur 70 eingekoppelt, während das von der ersten Speiserstruktur 50 zu einer von der ersten Wellenleiterstruktur 70 abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal durch der ersten reflektierenden Struktur 04 in die erste Wellenleiterstruktur 70 zurückreflektiert wird. Dadurch wird der Strahlungswirkungsgrad effektiv erhöht. In ähnlicher Weise ist die zweite reflektierende Struktur 05 auf einer von der zweiten Wellenleiterstruktur 80 abgewandten Seite der zweiten Speisestruktur 60 angeordnet. Die orthografishe Projektion der zweiten reflektierenden Struktur 05 auf das zweite Substrat 20 überlappt sich zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das zweite Substrat 20, und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der zweiten Speisestruktur 60 auf das zweite Substrat 20. Da das elektrische Feld der zweiten Speisestruktur 60 ein longitudinales elektrisches Feld ist, strahlt die zweite Speisestruktur 60 in Längsrichtung auf beiden Seiten Mikrowellensignale ab. Das zu einer Seite der zweiten Wellenleiterstruktur 80 abgestrahlte Signal wird in die zweite Wellenleiterstruktur 80 eingekoppelt, während das von der zweiten Speiserstruktur 60 zu einer von der zweiten Wellenleiterstruktur 80 abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal durch der zweiten reflektierenden Struktur 08 in die zweite Wellenleiterstruktur 80 zurückreflektiert wird. Dadurch wird der Strahlungswirkungsgrad effektiv erhöht.
Insbesondere können die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 auf verschiedenen Seiten angeordnet sein. Wenn die erste Wellenleiterstruktur 70 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet ist, ist die erste reflektierende Struktur 04 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet. Wenn die zweite Wellenleiterstruktur 80 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist, ist die zweite reflektierende Struktur 05 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 20 angeordnet. Wenn die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 auf derselben Seite angeordnet sind, z. B. beide auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20, dann sind die erste reflektierende Struktur 04 und die zweite reflektierende Struktur 05 beide auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet.
In einigen Beispielen kann die erste reflektierende Struktur 04 eine Wellenleiterstruktur sein. Der Wellenleiterhohlraum der ersten reflektierenden Struktur 04 weist einen ersten Anschluss 041 und einen zweiten Anschluss 042. Der erster Anschluss 041 der ersten reflektierenden Struktur 04 ist dem ersten Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 zugewandet angeordnet. Dann überlappt sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses 041 der ersten reflektierenden Struktur 04 auf das erste Substrat 10 zumindest teilweise oder vollständig mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10. Der zweiten reflektierenden Struktur 05 kann auch eine Wellenleiterstruktur sein. Der Wellenleiterhohlraum der zweiten reflektierenden Struktur 05 weist einen ersten Anschluss 051 und einen zweiten Anschluss 052. Der erster Anschluss 051 der zweiten reflektierenden Struktur 05 ist dem ersten Anschluss 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 zugewandet angeordnet. Dann überlappt sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses 051 der zweiten reflektierenden Struktur 05 auf das zweite Substrat 20 zumindest teilweise oder vollständig mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf das zweite Substrat 20.
In einigen Beispielen können die erste Wellenleiterstruktur 70 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 mit hohlen Metallwänden aufgebaut sein. Insbesondere kann die erste Wellenleiterstruktur 70 mindestens eine erste Seitenwand aufweisen, wobei mindestens eine der ersten Seitenwände verbunden ist, um den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 zu bilden, und/oder die zweite Wellenleiterstruktur 80 kann mindestens eine zweite Seitenwand aufweisen, wobei mindestens eine der zweiten Seitenwände verbunden ist, um den Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur 80 zu bilden. Wenn die erste Wellenleiterstruktur 70 nur eine erste Seitenwand aufweist, ist die erste Wellenleiterstruktur 70 eine kreisförmige Wellenleiterstruktur. Die erste Seitenwand umschließt einen kreisförmigen Hohlkanal, der den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 bildet. Die erste Wellenleiterstruktur 70 kann auch eine Vielzahl von ersten Seitenwänden umfassen, um verschiedene Formen von Wellenleiterhohlräumen zu bilden. Unter Bezugnahme auf 10 kann die erste Wellenleiterstruktur 70 beispielweise vier erste Seitenwände 70a bis 70d umfassen. Die erste Seitenwand 70a ist gegenüber der ersten Seitenwand 70b vorgesehen und die erste Seitenwand 70c ist gegenüber der ersten Seitenwand 70d vorgesehen. Die vier ersten Seitenwände 70a bis 70d sind verbunden, um einen rechteckigen Wellenleiterhohlraum zu umschließen. Daher ist die erste Wellenleiterstruktur 70 ein rechteckiger Wellenleiter. Es ist zu beachten, dass am zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 eine Grundfläche 70e vorgesehen sein kann, die den gesamten zweiten Anschluss 702 abdeckt. Die Grundfläche 70e weist eine Öffnung 0701, die zu einem Ende des Signalverbinders 01 passt. Der Signalverbinder 01 wird durch die Öffnung 0701 in die erste Wellenleiterstruktur 70 eingeführt. Das andere Ende des Signalverbinders ist mit einer externen Signalleitung verbunden, um ein Signal in die erste Wellenleiterstruktur 70 einzugeben. Die zweite Wellenleiterstruktur 80 weist eine gleiche Struktur wie die erste Wellenleiterstruktur 70 auf. Wenn die zweite Wellenleiterstruktur 80 nur eine zweite Seitenwand aufweist, ist die zweite Wellenleiterstruktur 80 eine kreisförmige Wellenleiterstruktur. Wenn die zweite Wellenleiterstruktur 80 eine Vielzahl von zweiten Seitenwänden aufweist, umschließt die Vielzahl der zweiten Seitenwände die zweite Wellenleiterstruktur 80 in einer entsprechenden Form. Zur Veranschaulichung wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 einen rechteckigen Wellenleiter sind. Hier gibt es keine Einschränkungen.
Es ist zu beachten, dass die Dicke der ersten Seitenwand der ersten Wellenleiterstruktur 70 das 4- bis 6-fache der Eindringtiefe des durch den Phasenschieber übertragenen Mikrowellensignals betragen kann, und die Dicke der zweiten Seitenwand der zweiten Wellenleiterstruktur 80 das 4- bis 6-fache der Eindringtiefe des durch den Phasenschieber übertragenen Mikrowellensignals betragen kann. Hier gibt es keine Einschränkungen.
In einigen Beispielen können die erste Wellenleiterstruktur 70 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 durch einen Hohlraum in einem Metallblock gebildet werden. Insbesondere, unter Bezugnahme auf 11, wenn die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 auf verschiedenen Seiten angeordnet sind, kann der Phasenschieber auch eine erste Metallschicht 001 und eine zweite Metallschicht 002 umfassen. Die erste Metallschicht 001 ist auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet. Die erste Metallschicht 001 weist einen hohlen ersten Hohlraum auf, der eine gleiche Form wie die Form der ersten Wellenleiterstruktur 70 hat und die erste Wellenleiterstruktur 70 definiert. Der erste Hohlraum verläuft durch die gesamte erste Metallschicht 001. Eine nahe an dem ersten Substrats 10 liegende Öffnung des ersten Hohlraums dient als der erste Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70, und ist an die von der dielektrischen Schicht 30 abgewandte Seite des ersten Substrats 10 angeschlossen. Eine von dem ersten Substrat 10 abgewandte Öffnung des ersten Hohlraums dient als der zweite Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70, und ist an den Signalverbinder 01 angeschlossen. In ählicher Weise ist die zweite Metallschicht 002 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet und weist einen zweiten hohlen Hohlraum auf, der eine gleiche Form wie die Form der zweiten Wellenleiterstruktur 80 hat und die zweite Wellenleiterstruktur 80 begrenzt. Der zweite Hohlraum verläuft durch die gesamte zweite Metallschicht 002. Eine nahe an dem zweiten Substrat 20 liegende Öffnung des zweiten Hohlraums dient als der erste Anschluss 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80, und ist an die von der dielektrischen Schicht 30 abgewandte Seite des zweiten Substrats 10 angeschlossen. Die von dem zweiten Substrat 20 abgewandte Öffnung des zweiten Hohlraums dient als der zweite Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80, und ist an die Last (z. B. die Antenne) angeschlossen. Wenn der Phasenschieber eine erste reflektierende Struktur 04 und eine zweite reflektierende Struktur 05 aufweist, weist die zweite Metallschicht 002 auch einen dritten Hohlraum auf, der die erste reflektierende Struktur 04 begrenzt, und weist die erste Metallschicht 001 auch einen vierten Hohlraum, der die zweite reflektierende Struktur 05 begrenzt. Unter Bezugnahme auf 12, wenn die erste und zweite Wellenleiterstrukturen 70 und 80 auf derselben Seite ausgebildet sind, kann der Phasenschieber nur eine zweite Metallschicht 002 umfassen, die auf einer von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist. Die zweite Metallschicht 002 weist einen ersten Hohlraum und einen zweiten Hohlraum auf. Der erste Hohlraum hat eine gleiche Form wie die Form der ersten Wellenleiterstruktur 70 und begrenzt die erste Wellenleiterstruktur 70. Der zweite Hohlraum hat eine gleiche Form wie die Form der zweiten Wellenleiterstruktur 80 und begrenzt die zweite Wellenleiterstruktur 80. Auf diese Weise überlappt sich die orthografische Projektion des ersten Hohlraums auf das zweite Substrat 20 nicht mit der orthografischen Projektion des zweiten Hohlraums auf das zweiten Substrat 20, um sicherzustellen, dass die Wellenleiterhohlräume der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 unabhängig voneinander sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wenn in dem Phasenschieber eine erste reflektierende Struktur 04 und eine zweite reflektierende Struktur 05 vorgesehen sind, kann auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 eine dritte Metallschicht 003 mit einem dritten Hohlraum und einem vierten Hohlraum vorgesehen werden, wobei der dritte Hohlraum die erste reflektierende Struktur 04 begrenzt und der vierte Hohlraum die zweite reflektierende Struktur 05 begrenzt. Da die Länge der ersten und zweiten reflektierenden Strukturen 04 und 05 jeweils kleiner ist als die Länge der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80, ist auch die Dicke der ersten Metallschicht 003 kleiner als die Dicke der zweiten Metallschicht 002.
In dem Phasenschieber gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung, muss der einstellbare Bereich der Phasendifferenz für jeden Phasenschieber größer als 360° sein, damit die Struktur des CPW periodisch geladenen variablen Kondensators Cvra(V) für die phasengesteuerte Antennengruppen verwendet werden kann, um die Funktion der Strahlabtastung zu erreichen. Um diesen Wert zu erreichen, müssen die Phasenschieber auf einer begrenzten Fläche angemessen platziert und angeordnet werden. Daher sollte die Gesamtlänge des Phasenschiebers nicht zu groß sein und der Kapazitätswert des variablen Kondensators Cvra(V) pro Zyklus muss ausreichend groß sein, um eine Phasendifferenz innerhalb einer endlichen Größe zu erreichen. Dagegen, wenn sich der variable Kondensator Cvra(V) um einen großen Wert ändert, führt dies sicherlich dazu, dass sich die Impedanz der äquivalenten Übertragungsleitung um einen großen Betrag ändert. Ein damit verbundene Hauptproblem besteht in der Verschlechterung der Leistungsfähigkeit von Anschlüssen und damit sind die Übertragungsverluste gestiegen.
Zur Lösung des obigen Problems (unter Bezugnahme auf 13 und 14) ist in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass der Phasenschieber in einen ersten Bereich Q1, einen zweiten Bereich Q2 und einen dritten Bereich Q3 unterteilt werden kann, wobei die zweiten und dritten Bereiche Q2 und Q3 jeweils auf beiden Seiten des ersten Bereichs Q1 angeordnet sind (d. h., wie in 13 gezeigt, von links nach rechts: der zweite Bereich Q2, der erste Bereich Q1 und der dritte Bereich Q3). Die überschneidende Fläche von jeder Patchelektrode 21 und jeder Zweigstruktur 112 des gebildeten variablen Kondensators Cvra(V) in dem zweiten Bereich Q2 und dem dritten Bereich Q3 ist kleiner als die überschneidende Fläche von der Patchelektroden 21 und der Zweigstruktur 112 des gebildeten variablen Kondensators Cvra(V) in dem ersten Bereich Q1. In dem ersten Bereich Q1 gibt es nur einen variablen Kondensator Cvra(V) mit einer überschneidende Fläche.
Wenn die Anzahl von jedem variablen Kondensator Cvra(V) in dem zweiten Bereich Q2 und dem dritten Bereich Q3 ein Vielfaches ist, sind für zwei beliebige variable Kondensatoren Cvra(V), die sich auf derselben Seite in dem ersten Bereich Q1 befinden, die überschneidenden Flächen der Patch-Elektroden 21 und der Zweigstrukturen 112 der variablen Kondensatoren Cvra(V) nahe dem ersten Bereich Q1 größer als oder gleich den überschneidenden Flächen der Patch-Elektroden 21 und der Zweigstrukturen 112 der variablen Kondensatoren Cvra(V) weit entfernt vom ersten Bereich Q1.
Dabei ist zu beachten, dass die überschneidende Fläche eine Fläche ist, in der sich die orthografischen Projektionen der Patchelektrode 21 und der Zweigsstruktur 112 auf das erste Substrat 10 (oder das zweite Substrat 20) überschneiden.
Darüber hinaus ist in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, für zwei beliebige sich auf der gleichen Seite des ersten Bereichs Q1 befinde variable Kondensatoren Cvra(V), die überschneidende Fläche der Patch-Elektrode 21 und der Zweigstruktur 112 des variablen Kondensators Cvra(V) nahe dem ersten Bereich Q1 größer als oder gleich der überschneidenden Fläche der Patch-Elektrode 21 und der Zweigstruktur 112 des variablen Kondensators Cvra(V) weit entfernt vom ersten Bereich Q1. Das heißt, der Kapazitätswert des gebildeten periodisch variablen Kondensators Cvra(V) neigt dazu, entlang der Länge der Hauptstruktur 111 zuzunehmen und dann abzunehmen. Der Kapazitätswert des variablen Kondensators Cvra(V) ist positiv mit dem Impedanzwert korreliert. Die Impedanz des Phasenschiebers steigt tendenziell an und sinkt dann entlang der Länge der Hauptstruktur 111 (wie in 15 gezeigt, variiert die Impedanz in der Reihenfolge Z0-Z3-Z2-Z1-Z2-Z3-Z0 entlang der Länge der Hauptstruktur 111 mit Z 1 > Z2 > Z3 > Z0). Gleichzeitig versteht es sich, dass das Mikrowellensignal von beiden Enden der Hauptstruktur 111 der Signalleitung 11 eingebracht wird. Auf diese Weise lässt sich weitestgehend vermieden werden, dass aufgrund des großen Kapazitätswerts jedes variablen Kondensators Cvra(V) Mikrowellensignale nach dem Durchlaufen des periodisch variablen Kondensators Cvra(V) reflektiert werden, was große Übertragungsverluste verursacht.
In einigen Ausführungsbeispielen gibt es nur einen variablen Kondensator Cvra(V) im ersten Bereich Q1. Das heißt, nur ein Chip-Kondensator und eine Zweigstruktur 112 sind in dem ersten Bereich Q1 angeordnet und die orthografische Projektionen der beiden auf das Substrat zumindest teilweise überschneiden sich, um einen variablen Kondensator Cvra(V) zu bilden. Der Kapazitätswert dieses variablen Kondensators Cvra(V), d. h. die überschneidende Fläche des Chipkondensators und der Zweigstruktur 112, sollte so bestimmt sein, dass das Mikrowellensignal nach Durchlaufen des ersten Bereichs Q1, des zweiten Bereichs Q2 und des dritten Bereichs Q3 um nicht weniger als 360° phasenverschoben werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen sind die überschneidenden Flächen der im zweiten Bereich Q2 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) nicht gleich und/oder die überschneidenden Flächen der im dritten Bereich Q3 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) nicht gleich. Vorzugsweise nimmt die überschneidenden Flächen der im zweiten Bereich Q2 und im dritten Bereich Q3 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) in Richtung nahe dem ersten Bereich Q1 monoton zu. Mit anderen Worten, die Kapazitätswerte der in den zweiten und dritten Bereichen Q2 und Q3 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) nehmen beide in Richtung nahe dem ersten Bereich Q1 nach bestimmten Regeln zu. Auf diese Weise kann die Übertragung von Mikrowellensignalen stabiler gemacht und der Übertragungsverlust so weit wie möglich reduziert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen sind die Anzahl der im zweiten Bereich Q2 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) und die Anzahl der im dritten Bereich Q3 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) gleich. Die in beiden Bereichen gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) sind symmetrisch entlang des ersten Bereichs Q1 angeordnet. Das heißt, die Kapazitätswerte (oder die überschneidenden Flächen) der im zweiten Bereich Q2 und im dritten Bereich Q3 gebildeten variablen Kondensatoren Cvra(V) variieren nach gleichen Regeln entlang der Richtung nahe dem ersten Bereich Q 1. Auf diese Weise kann die Übertragung von Mikrowellensignalen stabiler gemacht und der Übertragungsverlust so weit wie möglich reduziert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen, wie in den 13 und 14 dargestellt, um unterschiedliche überschneidende Flächen der einzelnen variablen Kondensatoren Cvra(V) zu erhalten, sind die Längen der einzelnen Zweigstrukturen 112 gleich eingestellt, und die Breiten der Zweigstrukturen 112 in den variablen Kondensatoren Cvra(V) unterschiedlich eingestellt werden. Auf diese Weise, für zwei beliebige variable Kondensatoren Cvra(V) auf derselben Seite im ersten Bereich Q1, sind die überschneidenden Flächen der Patch-Elektroden 21 und der Zweigstrukturen 112 der variablen Kondensatoren Cvra(V) nahe dem ersten Bereichs Q1 größer als oder gleich den überschneidenden Flächen der Patch-Elektroden 21 und der Zweigstrukturen 112 der variablen Kondensatoren Cvra(V) weit entfernt vom ersten Bereich Q 1.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der Abstand zwischen den einzelnen variablen Kondensatoren Cvra(V) gleich groß. In diesem Fall kann der Abstand d zwischen den einzelnen Patchelektroden 21 und damit der Abstand zwischen den einzelnen Zweigstrukturen 112 gleich eingestellt sein. Natürlich können die Abstände zwischen den einzelnen variablen Kondensatoren Cvra(V) (bzw. den einzelnen Patch-Elektroden 21 und den einzelnen Zweigstrukturen 112) so gestalten werden, dass diese Abstände nach einer bestimmten Regel monoton zunimmt oder monoton abnimmt. Die Abstände zwischen den einzelnen variablen Kondensatoren Cvra(V) (bzw. den einzelnen Patch-Elektroden 21, den einzelnen Zweigstrukturen 112) können so zu gestalten, dass diese Abstände unterschiedlich sind und nicht nach einer bestimmten Regel variieren. Dies ist in dieser Ausführungsbeispielen der Erfindung in keiner Weise eingeschränkt.
Ein Phasenschieber mit einem CPW periodisch geladenen variablen Kondensator gemäß der Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann auf eine Gruppenantenne angewendet werden. Es besteht eine Anforderung an den Abstand zwischen den Gruppenantennen, typischerweise 0,5λ - 0,6λ, wobei X die Vakuumwellenlänge des Mikrowellensignals ist, die der Betriebsfrequenz des Phasenschiebers entspricht. Um diese Anforderung zu erfüllen, beträgt der Einbauraum des Phasenschiebers in jeder Strahlungseinheit nur 0,5*0,5λ, und gleichzeitig muss der Phasenschieber einen Phasenverschiebungswinkel von 360° erreichen. Daher ist es erforderlich, die CPW-Übertragungsleitung in einer bestimmten Biegung anzuordnen.
In einigen Beispielen weist die Signalleitung 11 der CPW-Übertragungsleitung mindestens einen Biegewinkel, wie in 16 dargestellt. Dementsprechend weisen auch die Referenzelektroden 12 (einschließlich der ersten Teilreferenzelektrode 121 und der zweiten Teilreferenzelektrode 122) mindestens einen Biegewinkel auf. Der Biegewinkel der Referenzelektrode 12 ist in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit dem Biegewinkel der Signalleitung 11 vorgesehen. Das heißt, bei einem Biegewinkel der Signalleitung 11 wird die Referenzelektrode 12 ebenfalls in Richtung der Biegung dieses Biegewinkels gebogen. Wie in 16 dargestellt, weist die Signalleitung 11 beispielsweise zwei Biegewinkel auf und kann in drei Teile unterteilt werden, wobei sich ein erster Teil und ein zweiter Teil in eine dritte Richtung erstrecken, ein dritter Teil zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist und sich der dritte Teil in eine vierte Richtung erstreckt. Die dritte Richtung kann annähernd senkrecht zur vierten Richtung verlaufen. Ein erster Biegewinkel wird an der Verbindung des ersten Teils mit dem dritten Teil gebildet. Ein zweiter Biegewinkel wird an der Verbindung des zweiten Teils mit dem dritten Teil gebildet. Der erste Teil, der zweite Teil und der dritte Teil sind so verbunden, dass die Signalleitungen 11 U-förmig angeordnet sind. Die Referenzelektroden 12 sind ebenfalls U-förmig in Richtung der Signalleitung 11 angeordnet. Die Signalleitung 11 und die Referenzelektrode 12 können auch ringförmig, S-förmig usw. angeordnet sein. Wenn sie U-förmig sind, weisen sie zwei Teileckbereiche auf. Wenn sie ringförmig sind, weisen sie vier Teileckbereiche auf. Wenn sie S-förmig sind, weisen sie mehrere Teileckbereiche auf. Hier gibt es keine Einschränkungen.
In einigen Beispielen können die erste Wellenleiterstruktur 70 und/oder die zweite Wellenleiterstruktur 80 ein Füllmedium aufweisen, um ihre gesamte Dielektrizitätskonstante zu erhöhen. Infolgedessen kann die Größe der ersten Wellenleiterstruktur 70 und der zweiten Wellenleiterstruktur 80 verringert werden. Das Füllmedium kann eine Vielzahl von Medien umfassen. Zum Beispiel kann das Füllmedium Polytetrafluorethylen sein.
In einigen Ausführungsbeispielen können für das erste Substrat 10, das zweite Substrat 20 und das dritte Substrat 03 verschiedene Typen von dielektrischen Grundplatten verwendet werden, z. B. Glasgrundplatte mit einer Dicke von 100-1000 Mikrometern, auch Saphirsubstrate, Polyethylenterephthalat-Grundplatte mit einer Dicke von 10-500 Mikrometern, Triallylcyanurat-Grundplatte und transparente flexible Polyimidgrundplatte, auch Schaumstoffgrundplatte, Leiterplatte (PCBs, Printed Circuit Board) usw..
In einigen Ausführungsbeispielen können die Materialien der Patchelektrode 21, der Zweigstruktur 112, der Hauptstruktur 111, der Referenzelektrode 12, der ersten Speisestruktur 50, der zweiten Speisestruktur 60, der ersten Verbindungsstruktur 501 und der zweiten Verbindungsstruktur 601 Metallen wie Aluminium, Silber, Gold, Chrom, Molybdän, Nickel oder Eisen sein.
In einem zweiten Aspekt stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ferner eine Antenne bereit, die mindestens einen oben erwähnten Phasenschieber umfasst. In einigen Beispielen kann die Antenne auch mindestens eine Strahlungseinheit 90 umfassen, die entsprechend dem zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 des Phasenschiebers angeordnet ist. Mit anderen Worten, wenn die Antenne als eine Sendeantenne verwendet wird, wird das Signal durch die zweite Speisestruktur 60 an den ersten Anschluss 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 gekoppelt und dann durch den zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 an die Strahlungseinheit 90 übertragen, die dem zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 entspricht. In dem Fall, in dem die Antenne als eine Empfangsantenne verwendet wird, wird das Signal, nachdem es von der Strahlungseinheit 90 empfangen wurde, an den zweiten Anschluss 802 der zweiten der Strahlungseinheit 90 entsprechenden Wellenleiterstruktur 80 übertragen und über den ersten Anschluss 801 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 in die zweite Speisestruktur 60 eingekoppelt. Die Antenne gemäß der den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann eine beliebige Anzahl von Strahlungseinheiten 90 umfassen. Dementsprechend ist jede Strahlungseinheit 90 mit einem Phasenschieber verbunden, der die Phase einer Strahlungseinheit 90 einstellt. Bei einer Gruppenantenne wird die Phase einer Vielzahl von Strahlungseinheiten 90 so eingestellt, dass die Abstrahlrichtung des Strahls gesteuert wird, wodurch eine phasengesteuerte Antennegruppen entsteht. Nachfolgend sind die Strahlungseinheiten 90 in 1 x 3 Anordnungen als Beispiele erläutert.
In einigen Beispielen kann, unter Bezugnahme auf 17 und 18, die Strahlungseinheit 90 eine Vielzahl von Strukturen umfassen, z. B. eine Wellenleiterstruktur, einen Strahlungspatch usw.. Wenn mann die Strahlungseinheit 90 als ein Beispiel einer Wellenleiterstruktur nimmt, kann die Strahlungseinheit 90 eine dritte Wellenleiterstruktur sein, die (Strahlungseinheit 90) einen ersten Anschluss 901 nahe der zweiten Wellenleiterstruktur 80 und einen zweiten Anschluss 902 weit entfernt von der zweiten Wellenleiterstruktur 80 umfasst. Der erste Anschluss 901 der dritten Wellenleiterstruktur ist mit einem zweiten Anschluss 802 der zweiten der dritten Wellenleiterstruktur entsprechenden Wellenleiterstruktur 80 verbunden. Die dritte Wellenleiterstruktur 90, bei der die Apertur des zweiten Anschlusses der dritten Wellenleiterstruktur ist größer als die Apertur des ersten Anschlusses, (die Strahlungseinheit 90) kann eine Hornantenne sein, speziell siehe 17. Die Apertur der dritten Wellenleiterstruktur, die relativ weit von der zweiten Wellenleiterstruktur 80 entfernt ist, ist nicht kleiner als die Apertur der Stelle, die relativ nahe an der zweiten Wellenleiterstruktur 90 liegt. Mit anderen Worten, die Apertur der dritten Wellenleiterstruktur vergrößert sich allmählich und bildet einen hornförmigen Hohlraum in der Richtung vom ersten Anschluss 901 zum zweiten Anschluss 902 der dritten Wellenleiterstruktur. In einigen Beispielen kann die dritte Wellenleiterstruktur einstückig mit der zweiten Wellenleiterstruktur ausgebildet sein. Dies vereinfacht den Prozess.
In einigen Beispielen, unter Bezugnahme auf 17, wenn die zweite Wellenleiterstruktur 80 ein rechteckiger Wellenleiter ist, d. h. die zweite Wellenleiterstruktur 80 umfasst vier zweite Seitenwände, sind die vier zweiten Seitenwände so verbunden, dass sie den Hohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur 80 bilden. Ein erster Anschluss 901 der dritten Wellenleiterstruktur ist mit einem zweiten Anschluss 802 der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur 80 verbunden. Der Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur ist hornförmig. Die dritte Wellenleiterstruktur umfasst eine dritte Seitenwand, die den Wellenleiterhohlraum der dritten Wellenleiterstruktur umschließt. Eine Erstreckungrichtung der dritten Seitenwand schneidet sich mit einer Erstreckungrichtung des zweiten Substrats 20. Da der erste Anschluss 901 der dritten Wellenleiterstruktur mit dem zweiten Anschluss 802 der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur 80 verbunden ist, geht die Form des Wellenleiterhohlraums der zweiten Wellenleiterstruktur 80 allmählich in die Form des ersten Anschlusses 901 des dritten Wellenleiterhohlraums in der Richtung vom zweiten Wellenleiterhohlraum 80 zum dritten Wellenleiterhohlraum (Strahlungseinheit 90) über. Mit anderen Worten, geht der rechteckige Hohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur 80 allmählich in die Form der kreisförmigen Öffnung am unteren Ende des dritten Wellenleiterhohlraums über, d. h. von rechteckig zu kreisförmig, um einen einteiligen Wellenleiterhohlraum zu bilden. Dadurch kann bei der Übertragung von Mikrowellensignalen ein Übergang von rechteckig zu kreisförmig erreicht werden. Der Übertragungsverlust des rechteckigen Hohlraumes der zweiten Wellenleiterstruktur 80 am unteren Ende ist gering. Durch den allmählichen Übergang in den Wellenleiterhohlraum der hornförmigen dritten Wellenleiterstruktur 80 am oben Ende wird eine zirkulare Polarisation des Mikrowellensignals erreicht. Das heißt, der Winkel zwischen der Polarisationsebene des Mikrowellensignals und der Erdnormalebene schwankt mit einer Periode von 0 bis 360°. In einigen Beispielen können erhabene Elektroden an der Innenwand des dritten Wellenleiterhohlraums angeordnet sein, um eine linksdrehend zirkular polarisierte oder rechtsdrehend zirkular polarisierte Antenne zu erhalten.
In einigen Beispielen, weiter under Bezugnahme auf 18, wenn die Antenne eine Vielzahl von Strahlungseinheiten 90 und eine Vielzahl von Phasenschiebern umfasst, wobei eine Strahlungseinheit 90 entsprechend einem zweiten Anschluss 702 einer ersten Wellenleiterstruktur eines Phasenschiebers angeordnet ist, weist jeder Phasenschieber eine erste Wellenleiterstruktur 70 auf. Die ersten Wellenleiterstrukturen 70 der Vielzahl von Phasenschiebern verbunden sind, um ein Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk 100 zu bilden, das einen Hauptanschluss 100a und eine Vielzahl von Unteranschlüssen 100b aufweist. Der Hauptanschluss 100a des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerkes 100 ist mit einer externen Signalleitung verbunden. Zum Beispiel kann der Hauptanschluss 100a mit dem Signalanschluss 01 verbunden sein. Der Hauptanschluss 100a empfängt das von der externen Signalleitung übertragene Signal und teilt es dann in eine Vielzahl von Teilsignalen auf, die jeweils über einen Unteranschluss 100b ausgegeben werden. Insbesondere kann das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk 100 eine Hauptwellenleiterstruktur 1001 aufweisen, die sich in einer Richtung parallel (oder annähernd parallel) zum ersten Substrat 10 erstreckt. Der Hauptanschluss 100a kann in der Mitte der Länge der Hauptwellenleiterstruktur 1001 in ihrer Erstreckungrichtung angeordnet sein. Die Mehrzahl der ersten Wellenleiterstrukturen 70 kann sich in einer Richtung senkrecht (oder annähernd senkrecht) zum ersten Substrat 10 erstrecken. Ein zweiter Anschluss 702 der mehreren ersten Wellenleiterstrukturen 70 ist an der Hauptwellenleiterstruktur 1001 angeschlossen. Der erste Anschluss 701 jeder der ersten Wellenleiterstrukturen 70 fungiert als einen Unteranschluss 100b des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerkes. Der Hauptanschluss 100a empfängt ein Signal und teilt es in eine Vielzahl von Untersignalen auf, von denen jedes in eine erste Wellenleiterstruktur 70 eintritt und über den ersten Anschluss 701 der ersten Wellenleiterstruktur 70 in die erste der ersten Wellenleiterstruktur 70 entsprechende Speisestruktur 50 eingekoppelt wird.
In einigen Beispielen, ähnlich wie oben, unter Bezugnahme auf 19, können die erste Wellenleiterstruktur 70, die zweite Wellenleiterstruktur 80 und die Vielzahl von Strahlungseinheiten 90, die dritte Wellenleiterstrukturen sind, der mehreren Phasenschieber alle durch einen Hohlraum im Metallblock gebildet werden. So sind beispielsweise die erste Wellenleiterstruktur 70 und die zweite Wellenleiterstruktur 80 auf verschiedenen Seiten angeordnet. Die Antenne kann eine erste Metallschicht 001 und eine zweite Metallschicht 002 umfassen. Die erste Metallschicht 001 ist auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 angeordnet. Die erste Metallschicht 001 weist eine Vielzahl hohler erster Hohlräume auf. Die Vielzahl von ersten Hohlräume sind als die erste Wellenleiterstruktur 70 geformt und begrenzt die erste Wellenleiterstruktur 70 der mehreren Phasenschieber. Die mehreren ersten Hohlräume sind verbunden, um ein Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk zu bilden. In ähnlicher Weise ist eine zweite Metallschicht 002 auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet. Die zweite Metallschicht 002 weist eine Mehrzahl von zweiten Hohlräumen und eine Mehrzahl von fünften Hohlräumen auf, die hohl sind. Die Vielzahl von zweiten Hohlräume sind als die zweite Wellenleiterstruktur 80 geformt und begrenzen die zweite Wellenleiterstruktur 80 der mehreren Phasenschieber. Die Vielzahl von fünften Hohlräume sind als die dritte Wellenleiterstruktur geformt und begrenzen die Vielzahl von Strahlungseinheiten 90, die die dritten Wellenleiterstrukturen sind. In einigen Beispielen können die zweite Wellenleiterstruktur 80 und die dritte Wellenleiterstruktur einstückig gebildet sein. In einem einzigen Prozess werden in der zweiten Metallschicht 002 eine zweite Wellenleiterstruktur 80 und eine dritte Wellenleiterstruktur gebildet, die miteinander verbunden sind. Wenn der Phasenschieber der Antenne eine erste reflektierende Struktur 04 und eine zweite reflektierende Struktur 05 aufweist, weist die zweite Metallschicht 002 auch einen dritten Hohlraum auf, der die erste reflektierende Struktur 04 begrenzt, und weist die erste Metallschicht 001 auch einen vierten Hohlraum, der die zweite reflektierende Struktur 05 begrenzt. Wenn die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 auf derselben Seite angeordnet sind, kann die Antenne, wie oben beschrieben, nur eine zweite Metallschicht 002 umfassen, die auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist. Die zweite Metallschicht 002 weist eine Vielzahl von ersten Hohlräumen, eine Vielzahl von zweiten Hohlräumen und eine Vielzahl von fünften Hohlräumen auf. Die Vielzahl von ersten Hohlräume sind als die Form der ersten Wellenleiterstruktur 70 geformt und begrenzen die erste Wellenleiterstruktur 70. Die Vielzahl von ersten Hohlräume sind miteinander verbunden, um ein Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk zu bilden. Die Vielzahl von zweiten Hohlräume sind als zweite Wellenleiterstruktur 80 geformt und begrenzen die zweite Wellenleiterstruktur 80. Die Vielzahl von fünften Hohlräume sind als dritte Wellenleiterstruktur geformt und begrenzen die Strahlungseinheit 90. Bei diesem Ansatz überlappen sich die orthografischen Projektionen der mehreren ersten Hohlräume auf das zweite Substrat 20 nicht mit den orthografischen Projektionen der mehreren zweiten Hohlräume auf das zweite Substrat 20. Die orthografischen Projektionen der mehreren ersten Hohlräume und der mehreren fünften Hohlräume auf das zweite Substrat 20 überlappen sich ebenfalls nicht. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wellenleiterhohlräume der ersten Wellenleiterstruktur 70 und der zweiten Wellenleiterstruktur 80 (und der dritten Wellenleiterstruktur) unabhängig voneinander sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wenn in dem Phasenschieber eine erste reflektierende Struktur 04 und eine zweite reflektierende Struktur 05 vorgesehen sind, kann auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des ersten Substrats 10 eine dritte Metallschicht 003 mit einem dritten Hohlraum und einem vierten Hohlraum vorgesehen werden, wobei der dritte Hohlraum die erste reflektierende Struktur 04 und der vierte Hohlraum die zweite reflektierende Struktur 05 begrenzt. Da die Länge der ersten und zweiten reflektierenden Strukturen 04 und 05 kleiner ist als die Länge der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80, ist auch die Dicke der ersten Metallschicht 003 kleiner als die Dicke der zweiten Metallschicht 002.
In einigen Beispielen werden, unter Bezugnahme auf 20 und 21, die ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80 sowie die Strahlungseinheit 90, die die dritten Wellenleiterstrukturen sind, im Phasenschieber durch einen Hohlkanal gebildet, der durch eine Metallwand gebildet wird, d. h. durch Verbindung mindestens einer Seitenwand. Die ersten und zweiten Wellenleiterstruktur 70 und 80 sind auf derselben Seite angeordnet. Die Vielzahl von ersten Wellenleiterstrukturen 70 sind über die Hauptwellenleiterstruktur 1001 zum Bilden eines Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks 100 verbunden. Die Hauptwellenleiterstruktur 1001 des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerkes 100 weist eine Öffnung auf, die als den Hauptanschluss 100a dient. Der Signalverbinder 01 wird über den Hauptanschluss 100a in das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk100 eingeführt und gibt Signale in das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk 100 ein. Das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk 100 ist auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet. Eine Vielzahl von Strahlungseinheiten 90 sind mit den entsprechenden zweiten Wellenleiterstrukturen 80 verbunden und ebenfalls auf der von der dielektrischen Schicht 30 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet. Unter Bezugnahme auf 21, überlappt sich die orthographische Projektion des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks 100 auf das zweite Substrat 20 nicht mit den orthographischen Projektionen der Vielzahl von zweiten Wellenleiterstrukturen 80 und der Vielzahl von Strahlungseinheiten 90 auf das zweite Substrat 20. Dadurch wird sichergestellt, dass das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk 100 und die Vielzahl von zweiten Wellenleiterstrukturen 80 sowie die Vielzahl von Strahlungseinheiten 90 voneinander unabhängig sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerkes gemäß den 20 und 21 nur beispielhaft ist. Das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk kann auf dem zweiten Substrat 20 in allen Richtungen angeordnet sein, solange es einander von der Vielzahl der zweiten Wellenleiterstrukturen 80 und der Vielzahl der Strahlungseinheiten 90 unabhängig ist, ohne dass hier eine Einschränkung erfolgt.
In einigen Beispielen kann, unter Bezugnahme auf 22 und 23, die Antenne gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ferner eine dritte Grundplatte umfassen, die an einem zweiten Anschluss 702 der Verlzahl von ersten Wellenleiterstrukturen 70 angeschlossen ist. Die dritte Grundplatte umfasst ein drittes Substrat 03 und eine Speiseübertragungsleitung 02. Das dritte Substrat 03 ist an den zweiten Anschlüssen 702 der Vielzahl von ersten Wellenleiterstrukturen 70 angeschlossen. Die Speiseübertragungsleitung 02 ist auf einer nahe an der ersten Wellenleiterstruktur 70 liegenden Seite des dritten Substrats 03 angeordnet. Wie in 21 gezeigt, ist die Speiseübertragungsleitung 02 als Leistungsverteilung-Zuführungsstruktur angeordnet und umfasst einen Hauptleitungsabschnitt und einer Vielzahl von Unterleitungsabschnitten. Der Hauptleitungsabschnitt hat einen Hauptanschluss 100a an seinem Mittelpunkt in Längsrichtung. Der Hauptleitungsabschnitte erstreckt sich bis zum Rand des dritten Substrats 03, um mit einer externen Signalleitung zu verbinden. Insbesondere kann der Signalverbinder 01 am Rand des dritten Substrats 03 angeordnet sein, wobei ein Ende mit dem Hauptanschluss 100a der durch die Speiseübertragungsleitung 02 gebildeten Leistungsverteilung-Zuführungsstruktur verbunden ist und das andere Ende mit einer externen Signalleitung verbunden ist und ein Signal in die Leistungsverteilung-Zuführungsstruktur eingegeben wird. Ein erstes Ende einer Vielzahl von Teilleitungsabschnitten der durch die Speiseübertragungsleitung 02 gebildeten Leistungsverteilung-Zuführungsstruktur ist mit dem Hauptleitungsabschnitt verbunden. Die zweiten Enden der Teilleitungsabschnitten erstrecken sich als Unteranschluss 100b zu einem zweiten Anschluss 702 einer ersten Wellenleiterstruktur 70 und geben dadurch ein Teilsignal in den Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur 70 ein. Insbesondere kann sich das zweite Ende jedes Teilleitungsabschnitts in den zweiten Anschluss 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 erstrecken, in which ein Signal einzuspeisen ist. Das heißt, die orthografische Projektion des zweiten Endes des Teilleitungsabschnitts auf das erste Substrat 10 befindet sich in der orthografischen Projektion des zweiten Anschlusses 702 der ersten Wellenleiterstruktur 70 auf das erste Substrat 10.
In einigen Beispielen deutet, unter Bezugnahme auf 24 und 25, der gestrichelte Kasten gemäß 25 die Position der orthografischen Projektion des zweiten Anschlusses 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf die vierte Grundplatte 40 an. Bei der Antenne gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die mindestens eine Strahlungseinheit 90 auch einen Strahlungspatch verwenden, und kann die Antenne auch ein vierte Grundplatte 40 umfassen. Der zweite Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 eines Phasenschiebers in der Antenne entspricht einer Strahlungseinheit 90, d.h. die zweite Wellenleiterstruktur 80 eines Phasenschiebers gibt ein Signal an eine als einen Strahlungspatch ausgebildete Strahlungseinheit 90 aus (oder empfängt ein von der Strahlungseinheit 90 gesendetes Signal). Der zweite Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 des mindestens einen Phasenschiebers ist mit der vierten Grundplatte 40 verbunden. Der Strahlungspatch kann auf einer dem zweiten Anschluss 802 der von der zweiten Wellenleiterstruktur 80 abgewandten Seite der vierten Grundplatte 40 angeordnet sein. Die zweite Wellenleiterstruktur 80 speist die Strahlungseinheit 90 mittels einer Kopplung durch die Apertur ein. Das heißt, die orthografische Projektion der als den Strahlungspatch ausgebildeten Strahlungseinheit 90 auf die vierte Grundplatte 40 sich überlappt zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der zweiten Anshlusses 802 der zweiten dem Strahlungspatch entsprechenden Wellenleiterstruktur 80 auf die vierte Grundplatte. So kann das am zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 ausgegebene Mikrowellensignal durch das vierte Substrat 40 hindurchgehen und in die Strahlungseinheit 90 eingekoppelt werden, die mit dem zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 überlappt ist. Die Strahlungseinheit 90 strahlt dann das Signal ab, oder nach dem Empfang des Signals koppelt die Strahlungseinheit 90 das Signal über die vierte Grundplatte 90 an den zweiten Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80, die mit dieser Strahlungseinheit 90 überlappt ist. In einigen Beispielen kann die orthografische Projektion der Strahlungseinheit 90 des Strahlungspatches auf die vierte Grundplatte 40 die orthografische Projektion des zweiten Anschlusses 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf die vierte Grundplatte 40 überdecken. In einigen Beispielen ist die Form der Strahlungseinheit 90 zentrosymmetrisch und die Form des zweiten Anschlusses 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 mediansymmetrisch. Der Abstand zwischen der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums der Strahlungseinheit 90 auf die vierte Grundplatte 40 und der orthografischen Projektion des Symmetriezentrums des zweiten Anschlusses 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 auf die vierte Grundplatte 40 ist nicht größer als ein dritter vorbestimmter Wert, der so klein wie möglich sein sollte, zum Beispiel weniger als 0,1 cm. Wenn der dritte voreingestellte Wert 0 ist, wird die Strahlungseinheit 90 und der zweite Anschluss 802 der zweiten Wellenleiterstruktur 80 ganz einander zugewandet vorgesehen. Die Symmetriezentren der beiden fallen sich zusammen.
In einigen Beispielen kann für die vierte Grundplatte 40 verschiedene Typen von dielektrischen Grundplatten verwendet werden, z. B. Glasgrundplatte mit einer Dicke von 100-1000 Mikrometern, auch Saphirsubstrate, Polyethylenterephthalat-Grundplatte mit einer Dicke von 10-500 Mikrometern, Triallycyanurat-Grundplatte und transparente flexible Polyimidgrundplatte, auch Schaumstoffgrundplatte, Leiterplatte (PCBs, Printed Circuit Board) usw..
26 und 27 zeigen graphische Darstellung von Simulationsergebnissen für Simulationen bei der in 18 gezeigten Antenne, wobei 26 einen Verlauf der Dielektrizitätskonstante der Antenne in Abhängigkeit von dem Übertragungsverlust zeigt und 27 einen Verlauf der Dielektrizitätskonstante der Antenne in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zeigt. Wie aus der obigen Figuren ersichtlich ist, hat die Antenne gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung eine Schwankung in dem Übertragungsverlust von nur 1,8 für alle dielektrischen Konstanten und ist in der Lage, die Phasenverschiebung beizubehalten. Dies zeigt, dass die Verwendung von Wellenleiterstrukturen (einschließlich der ersten und zweiten Wellenleiterstrukturen 70 und 80) und Speisestrukturen (einschließlich der ersten Speisestruktur 50 und der zweiten Speisestruktur 60) zur Übertragung des Signals den Übertragungsverlust wirksam verringern kann.
Es wird deutlich, dass die oben genannten Ausführungsformen nur beispielhaft sind, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Für den allgemeinen Fachleute sind verschiedene Varianten und Verbesserungen möglich, ohne vom Geist und Inhalt der Erfindung abzuweichen, die auch als innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegend betrachtet werden.

Claims

Phasenschieber, der umfasst: eine erste Grundplatte und eine zweite Grundplatte, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und eine dielektrische Schicht, die zwischen der ersten Grundplatte und der zweiten Grundplatte angeordnet ist; wobei die erste Grundplatte ein erstes Substrat, eine Signalleitung und eine Referenzelektrode umfasst, wobei die Signalleitung und die Referenzelektrode auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des ersten Substrats angeordnet sind; wobei die Signalleitung eine Hauptstruktur und mindestens eine mit der Hauptstruktur verbundene Zweigstruktur umfasst, wobei die mindestens eine Zweigstruktur entlang einer Erstreckungsrichtung der Hauptstruktur angeordnet ist; die zweite Grundplatte ein zweites Substrat und mindestens eine Patch-Elektrode umfasst, die auf einer nahe an der dielektrischen Schicht liegenden Seite des zweiten Substrats angeordnet ist; wobei die mindestens eine Patch-Elektrode entsprechend der mindestens einen Zweigstruktur angeordnet ist und mindestens einen variablen Kondensator bildet; wobei sich die orthografische Projektion der mindestens einen Patch-Elektrode auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der mindestens einen Zweigstruktur auf das erste Substrat überlappt; wobei der Phasenschieber auch eine erste Speisestruktur und eine zweite Speisestruktur umfasst, wobei die erste Speisestruktur elektrisch mit einem Ende der Signalleitung verbunden ist, und die zweite Speisestruktur elektrisch mit einem anderen Ende der Signalleitung verbunden ist; wobei die erste Speisestruktur dazu verwendet ist, eine Übertragungsrichtung eines durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer ersten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet; wobei die zweite Speisestruktur dazu verwendet ist, die Übertragungsrichtung des durch die Signalleitung übertragenen Mikrowellensignals zu ändern, so dass das Mikrowellensignal in einer zweiten Richtung übertragen wird, die sich mit der Ebene schneidet, in der sich das erste Substrat befindet.
Phasenverschieber nach Anspruch 1, wobei der Phasenschieber ferner eine erste Wellenleiterstruktur, die entsprechend der ersten Speisestruktur angeordnet ist, umfasst, wobei sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 2, wobei der Phasenschieber ferner eine zweite Wellenleiterstruktur, die entsprechend der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, umfasst, wobei sich die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei sich die orthografische Projektion der ersten Speisestruktur auf das erste Substrat in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat befindet, und/oder, wobei sich die orthografische Projektion der zweiten Speisestruktur auf das erste Substrat in der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat befindet.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei die erste Wellenleiterstruktur auf einer von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des ersten Substrats angeordnet ist und die zweite Wellenleiterstruktur auf einer von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist; oder sowohl die erste Wellenleiterstruktur als auch die zweite Wellenleiterstruktur auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet sind und sich die orthografische Projektion der ersten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat nicht mit der orthografischen Projektion der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei der Phasenschieber ferner eine erste reflektierende Struktur und eine zweite reflektierende Struktur umfasst, wobei die erste reflektierende Struktur auf einer von der ersten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der ersten Speisestruktur angeordnet ist, und sich die orthografische Projektion der ersten reflektierenden Struktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Speisestruktur auf das erste Substrat überlappt, und wobei die erste reflektierende Struktur dazu verwendet ist, das von der ersten Speisestruktur in Richtung der von der ersten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal in die erste Wellenleiterstruktur zurückzureflektieren; wobei die zweite reflektierende Struktur auf einer von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, und sich die orthografische Projektion der zweiten reflektierenden Struktur auf das zweite Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat überlappt und zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion der zweiten Speisestruktur auf das zweite Substrat überlappt, und wobei die zweite reflektierende Struktur dazu verwendet ist, das von der zweiten Speisestruktur in Richtung der von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite abgestrahlte Mikrowellensignal in die zweite Wellenleiterstruktur zurückzureflektiern.
Phasenverschieber nach Anspruch 6, wobei die erste reflektierende Struktur eine Wellenleiterstruktur ist und sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses der ersten reflektierenden Struktur auf das erste Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt, wobei die zweite reflektierende Struktur eine Wellenleiterstruktur ist und sich die orthografische Projektion des ersten Anschlusses der zweiten reflektierenden Struktur auf dem zweiten Substrat zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das zweite Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei die erste Wellenleiterstruktur mindestens eine erste Seitenwand aufweist, die so verbunden ist, dass ein Wellenleiterhohlraum der ersten Wellenleiterstruktur gebildet wird; und/oder die zweite Wellenleiterstruktur mindestens eine zweite Seitenwand aufweist, und die mindestens eine zweite Seitenwand so verbunden ist, dass ein Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur gebildet wird.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei der Phasenschieber ferner eine erste Metallschicht und eine zweite Metallschicht umfasst, wobei die erste Metallschicht auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des ersten Substrats angeordnet ist und die erste Metallschicht einen ersten Hohlraum aufweist, der die erste Wellenleiterstruktur begrenzt; wobei die zweite Metallschicht auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, und wobei die zweite Metallschicht einen zweiten Hohlraum aufweist, der die zweite Wellenleiterstruktur begrenzt; oder wobei der Phasenschieber ferner eine zweite Metallschicht umfasst, die auf der von der dielektrischen Schicht abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist, wobei die zweite Metallschicht einen ersten Hohlraum und einen zweiten Hohlraum aufweist, wobei der erste Hohlraum die erste Wellenleiterstruktur begrenzt und der zweite Hohlraum die zweite Wellenleiterstruktur begrenzt; und wobei sich die orthografische Projektion des ersten Hohlraums auf das zweite Substrat nicht mit der orthografischen Projektion des zweiten Hohlraums auf das zweite Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 2, wobei der Phasenschieber ferner eine dritte Grundplatte, die mit dem zweiten Anschluss der ersten Wellenleiterstruktur verbunden ist und ein drittes Substrat umfasst, und eine Speiseübertragungsleitung, die auf einer nahe an der ersten Wellenleiterstruktur liegenden Seite des dritten Substrats angeordnet ist, umfasst; wobei eine erste Ende der Speiseübertragungsleitung mit einer externen Signalleitung verbunden ist und eine zweite Ende davon sich zu dem zweiten Anschluss der ersten Wellenleiterstruktur erstreckt, um Signale in die erste Wellenleiterstruktur einzuspeisen.
Phasenverschieber nach Anspruch 3, wobei sich die orthografische Projektion der Signalleitung auf das erste Substrat nicht mit den orthografischen Projektionen des ersten Anschlusses der ersten Wellenleiterstruktur und des ersten Anschlusses der zweiten Wellenleiterstruktur auf das erste Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach Anspruch 1, wobei die erste Speisestruktur eine Monopolelektrode ist, die auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung angeordnet und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung hergestellt ist; und/oder die zweite Speisestruktur eine Monopolelektrode ist, die auf der gleichen Schicht wie die Signalleitung angeordnet und aus dem gleichen Material wie die Signalleitung hergestellt ist.
Phasenverschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Signalleitung mindestens einen Biegewinkel aufweist, und die Referenzelektrode mindestens einen Biegewinkel aufweist, und der Biegewinkel der Referenzelektrode in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit dem Biegewinkel der Signalleitung vorgesehen ist.
Phasenverschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Referenzelektroden eine erste Teilreferenzelektrode und eine zweite Teilreferenzelektrode umfassen, zwischen denen die Signalleitung angeordnet ist; wobei sich jede der Patchelektrode zumindest teilweise mit den orthografischen Projektionen der ersten Teilreferenzelektrode und der zweiten Teilreferenzelektrode der Referenzelektrode auf das erste Substrat überlappt.
Phasenverschieber nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die erste Wellenleiterstruktur und/oder die zweite Wellenleiterstruktur ein Füllmedium aufweisen, das Polytetrafluorethylen ist.
Antenne, wobei die Antenne einen Phasenverschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Antenne nach Anspruch 16, wobei der Phasenschieber ferner eine zweite Wellenleiterstruktur umfasst, die entsprechend der zweiten Speisestruktur angeordnet ist, und die Antenne ferner umfasst: mindestens eine Strahlungseinheit, die eine entsprechend dem zweiten Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur des einen Phasenschiebers angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 17, wobei die Strahlungseinheit eine dritte Wellenleiterstruktur ist, die einen ersten nahe an der zweiten Wellenleiterstruktur liegenden Anschluss und einen zweiten von der zweiten Wellenleiterstruktur entfernten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss der dritten Wellenleiterstruktur mit dem zweiten Anschluss der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur verbunden ist, wobei eine Apertur des zweiten Anschlusses der dritten Wellenleiterstruktur größer ist als eine Apertur des ersten Anschlusses, und die Apertur einer Stelle, an der die dritte Wellenleiterstruktur relativ weit von der zweiten Wellenleiterstruktur entfernt, nicht kleiner ist als die Apertur einer Stelle, an der die dritte Wellenleiterstruktur relativ nahe an der zweiten Wellenleiterstruktur liegt.
Antenne nach Anspruch 18, wobei die zweite Wellenleiterstruktur vier zweite Seitenwände umfasst, die so verbunden sind, dass sie einen Wellenleiterhohlraum der zweiten Wellenleiterstruktur begrenzen; wobei die dritte Wellenleiterstruktur eine dritte Seitenwand umfasst, die einen Wellenleiterhohlraum der dritten Wellenleiterstruktur umgibt; wobei die Form des Wellenleiterhohlraums der zweiten Wellenleiterstruktur in Richtung vom zweiten Wellenleiterhohlraum zum dritten Wellenleiterhohlraums allmählich in die Form des ersten Anschlusses des dritten Wellenleiterhohlraums übergeht.
Antenne nach Anspruch 17, wobei die Strahlungseinheit ein Strahlungspatch ist, wobei die Antenne umfasst ferner eine vierte Grundplatte, an der der zweite Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur von mindestens einem Phasenschieber angeschlossen ist, wobei der Strahlungspatch auf einer von der zweiten Wellenleiterstruktur abgewandten Seite der vierten Grundplatte angeordnet ist, wobei sich die orthografische Projektion des Strahlungspatches auf die vierte Grundplatte zumindest teilweise mit der orthografischen Projektion des zweiten Anschlusses der zweiten dazu entsprechenden Wellenleiterstruktur auf die vierte Grundplatte überlappt.
Antenne nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der Phasenschieber ferner erste Wellenleiterstrukturen umfasst, die entsprechend der ersten Speisestruktur angeordnet sind, wobei die Antenne eine Mehrzahl von Strahlungseinheiten und eine Mehrzahl von Phasenschiebern umfasst, wobei eine der Strahlungseinheiten entsprechend dem zweiten Anschluss der zweiten Wellenleiterstruktur eines der Phasenschieber angeordnet ist, wobei die erste Wellenleiterstrukturen der Mehrzahl von Phasenschiebern verbunden sind, um ein Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk zu bilden, wobei das Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerk einen Hauptanschluss und mehrere Unteranschlüsse aufweist, wobei der Hauptanschluss des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks mit einer externen Signalleitung verbunden ist, wobei der erste Anschluss jeder der ersten Wellenleiterstrukturen als einen Unteranschluss des Wellenleiter-Leistungsverteilungsnetzwerks dient.