馈电结构、微波射频器件及天线转让专利
申请号 : CN201911065017.4
文献号 : CN112768851B
文献日 : 2022-02-22
发明人 : 贾皓程 , 丁天伦 , 王瑛 , 武杰 , 李亮 , 唐粹伟 , 李强强 , 车春城
申请人 : 京东方科技集团股份有限公司 , 北京京东方传感技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种馈电结构,其特征在于,包括:馈电单元;所述馈电单元包括:参考电极、相对设置的第一基板和第二基板,以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的介质层;其中,所述第一基板包括:第一基底,位于第一基底上的第一电极;所述第一电极包括:第一主干,以及连接在所述第一主干长度方向上的多个第一分支;其中,所述第一主干的两端分别为输入端和直通端;
所述第二基板包括:第二基底,位于所述第二基底靠近所述第一基底一侧上的第二电极;所述第二电极包括:第二主干,以及连接在所述第二主干长度方向上且与所述第一分支一一对应第二分支;其中,所述第二分支和与之对应的第一分支在所述第一基底上的正投影部分重叠;所述第二主干的两端分别为耦合端和隔离端,且所述隔离端连接有匹配阻抗;
所述第一主干的输入端用于将微波信号中的部分经由直通端输出,另一部分经由第一分支耦合至第二分支;所述匹配阻抗用以控制耦合至所述第二分支上的至少部分微波信号经由耦合端输出;
所述参考电极分别与所述第一电极和所述第二电极形成电流回路;
所述馈电单元划分为支路交叠区和无耦合双线区;其中,所述第一分支和所述第二分支均位于所述支路交叠区;
所述第一主干和第二主干均贯穿所述支路交叠区和所述无耦合双线区,且位于所述支路交叠区中的第一主干的线长与位于无耦合双线区的第一主干的线长相等;位于所述支路交叠区中的第二主干的线长与位于无耦合双线区的第二主干的线长相等;
位于无耦合双线区的第二主干的阻抗与所述匹配阻抗的阻抗值相等。
2.根据权利要求1所述的馈电结构,其特征在于,沿所述输入端指向所述直通端方向,所述第一分支和与之交叠所述第二分支所构成的支路阻抗依次减小。
3.根据权利要求2所述的馈电结构,其特征在于,各个所述第一分支和各个第二分支的宽度相同;
沿所述输入端指向所述直通端方向,任意两相邻所述第一分支之间的间距相同,且第一分支和第二分支的交叠面积依次增大。
4.根据权利要求2所述的馈电结构,其特征在于,所述第一分支和与之对应的所述第二分支的宽度相同;
沿所述输入端指向所述直通端方向,任意两相邻所述第一分支之间的间距相同,且第一分支和第二分支的宽度均依次增大,且二者的交叠长度相同。
5.根据权利要求2所述的馈电结构,其特征在于,各个所述第一分支和各个所述第二分支的宽度相同;
沿所述输入端指向所述直通端方向,任意两相邻所述第一分支之间的间距依次减小,且所述第一分支和所述第二分支的交叠长度相同。
6.根据权利要求1所述的馈电结构,其特征在于,所述馈电结构包括两个级联的所述馈电单元;其中,
第一级所述馈电单元的第一主干的直通端与第二级所述馈电单元的第一主干的输入端连接;
第一级所述馈电单元的第二主干的耦合端与第二级所述馈电单元的第一主干的隔离端连接。
7.根据权利要求6所述的馈电结构,其特征在于,第一级所述馈电单元的第一主干的直通端通过第一信号线,与第二级所述馈电单元的第一主干的输入端连接;
第一级所述馈电单元的第二主干的耦合端通过第二信号线,与第二级所述馈电单元的第一主干的隔离端连接;其中,
第一级所述馈电单元的第一主干、第二级所述馈电单元的第一主干,以及第一信号线同层设置且材料相同;
第一级所述馈电单元的第二主干、第二级所述馈电单元的第二主干,以及第二信号线同层设置且材料相同。
8.根据权利要求7所述的馈电结构,其特征在于,第二级所述馈电单元的第一主干在与所述第二信号线交叠的位置断开设置,在所述第一基底上具有过孔,第三信号线通过过孔将第二级所述馈电单元的第一主干对应所述第二信号线断开的位置连接。
9.根据权利要求8所述的馈电结构,其特征在于,还包括与所述第一基底背离所述第二基底一侧相对设置的第三基底;其中,所述参考电极位于所述第三基底背离所述第一基底的一侧。
10.根据权利要求1‑9中任一项所述的馈电结构,其特征在于,所述第一电极、所述第二电极、所述参考电极构成微带线传输结构、带状线传输结构、共表面波导传输结构、基片集成波导传输结构中任意一种。
11.根据权利要求1‑9中任一项所述的馈电结构,其特征在于,所述馈电结构还包括位于所述第一基板和所述第二基板之间的支撑组件,用于维持所述第一基板和所述第二基板之间的盒厚。
12.根据权利要求1‑9中任一项所述的馈电结构,其特征在于,所述介质层包括空气。
13.一种微波射频器件,其特征在于,包括权利要求1‑12中任一项所述的馈电结构。
14.根据权利要求13所述的微波射频器件,其特征在于,所述微波射频器件包括移相器或滤波器。
15.一种天线,其特征在于,包括权利要求13或14所述的微波射频器件。
说明书 :
馈电结构、微波射频器件及天线
技术领域
背景技术
效果的器件。传统的介质可调移相器使用单线传输的结构,通过调节信号相速度实现移相
效果,但这种设计方法的问题是损耗偏大,单位损耗内的移相度偏低。
发明内容
间的介质层;其中,
端分别为输入端和直通端;
分支一一对应第二分支;其中,所述第二分支和与之对应的第一分支在所述第一基底上的
正投影部分重叠;所述第二主干的两端分别为耦合端和隔离端,且所述隔离端连接有匹配
阻抗;
信号经由耦合端输出;
支路交叠区中的第二主干的线长与位于无耦合双线区的第二主干的线长相等;
对应所述第二信号线断开的位置连接。
附图说明
极;40、介质层;50、支撑组件;60、接地电极;70、液晶层;80、第三信号线;90、第三基底;Q1、
支路交叠区;Q2、无耦合双线区;①、输入端;②、直通端;③、耦合端;④、隔离端。
具体实施方式
不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”、“一”或
者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似
的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其
等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或
者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、
“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也
可能相应地改变。
信号线、滤波器和移相器。在下述实施例中,以微波射频器件为移相器进行说明。
传输线4,设置在第一传输线3和第二传输线4所在层之间的介质层,以及接地电极60;该介
质层包括但不限于液晶层70,在下述实施例中以该介质层40为液晶层70为例进行说明。
地电极60则可以采用面状电极,也即第一传输线3、第二传输线4和接地电极60构成微带线
传输结构;当然第一传输线3、第二传输线4和接地电极也构成带状线传输结构、共表面波导
传输结构、基片集成波导传输结构中任意一种,在此不一一列举。
二基板之间的介质层40。其中,第一基板包括第一基底10,位于第一基底10上第一电极1;第
一电极1包括:第一主干11和多个第一分支12,多个第一分支12连接在第一主干11的长度方
向上,且各个第一分支12间隔设置;第一主干11的两端分别为输入端①和直通端②。第二电
极2包括:第二主干21和多个第二分支22,多个第二分支22连接在第二主干21的长度方向,
与第一分支12一一对应设置,且第二分支22与之对应的第一分支12在基底上的投影至少部
分重叠;第二主干21的两端分别为耦合端③和隔离端④,在隔离端④连接有匹配电阻。参考
电极30分别和第一电极1和第二电极2形成电流回路。
至少部分微波信号能够经由耦合端③输出。
线4。
部分微波信号则通过第一分支12耦合至第二分支22后再经由第二主干21的耦合端③输入
至移相结构的第二传输线4,这样一来,直通端②和耦合端③所输出的微波信号存在一定的
相位差,从而使得在给第一传输线3和第二传输线4加载不同电压时,位于二者之间的液晶
层70的液晶分子发生偏转,以改变液晶层70的介电常数,进而改变微波信号的移相度。
体。
是指,第一电极1和第二电极2与接地电极之间存在一定压差,第一电极1和第二电极2与接
地电极分别与接地电极形成电容、电导,同时第一电极1与接地电极与移相结构中的第一传
输线3连接,第二电极2与接地电极与第二传输线4连接,以对微波信号进行传输,最终回流
到接地电极,也即形成电流回路。
一电极1的第一主干11和第二电极2的第二主干21均贯穿支路交叠区Q1和无耦合双线区Q2,
第一电极1的第一分支12和第二电极2的第二分支22均位于支路交叠区Q1。其中,第一主干
11在支路交叠区Q1的长度和无耦合双线区Q2的长度相同,也即均为L;第二主干21在支路交
叠区Q1的长度和无耦合双线区Q2的长度相同;而且,第一主干11和第二主干21在无耦合双
线区Q2的阻抗均为Z0,此时连接在第二主干21的隔离端④的匹配阻抗的同样为Z0,以保证隔
离端④无能量输出。位于支路交叠区Q1的第一分支12间隔设置连接在第一主干11上,第二
分支22间隔设置连接在第二主干21上,第一分支12和第二分支22一一对应设置,且沿第一
主干11的输入端①指向直通端②方向,第一分支12和与之交叠第二分支22所构成的支路阻
抗依次减小,以使各个支路阻抗所分得的微波信号的能量相等。
12耦合至第二主干21上连接的第二分支22,经过线长为L的紧耦合后(支路交叠区Q1),之后
再线长为L的松耦合(无耦合双线区Q2),第一电极1上的微波信号通过第一主干11的直通端
②直接输出给移相结构的第一传输线3,而由于第二支路的隔离端④的匹配阻抗为Z0,从而
使得第二电极2上的微波信号完全由耦合端③输出给移相结构的第二传输线4,进而使得输
入至第二传输线4的微波信号比输入至第一传输线3的微波信号的相位滞后180°,同时由于
沿第一主干11的输入端①指向直通端②方向,第一分支12和与之交叠第二分支22所构成的
支路阻抗依次减小,以使各个支路阻抗所分得的微波信号的能量相等,从而使线第一电极1
和第二电极2上的微波信号等功率分配。
对这部分结构的形状和设置方式做限定。在将上述馈电结构应用至移相器中时,在第一主
干11的直通端②和第二主干21的耦合端③实际上也连接匹配阻抗,该阻抗的值为Z0,阻抗
的形式可以是表贴阻抗也可以是线阻抗。
例。
指向直通端②的方向上,第一分支12和第二分支22的交叠面积依次增大,以使各个支路的
交叠电容依次增大,阻抗依次减小,以使得各支路能量等分。
等;在沿第一主干11的输入端①指向直通端②的方向上,第一分支12和第二分支22的交叠
长度相同,交叠面积依次增大,以使各个支路的交叠电容依次增大,阻抗依次减小,以使得
各支路能量等分。
和第二分支22的交叠长度相同,以使阻抗值逐渐减小,以使得各支路能量等分。
酸三烯丙酯基板和聚酰亚胺透明柔性基板。具体的,第一基底10和第二基底20可以采用介
电损耗极低的高纯度石英玻璃。相比于普通玻璃基板,第一基底10和第二基底20采用石英
玻璃可以有效减小对微波的损耗,使移相器具有低的功耗和高的信噪比。
明导电氧化物制成。
第三基底90,该第三基底90可以与第一基底10和第二基底20中的任意一者相对设置,此时
可以将参考电极30设置在第三基底90上。
极2之间的夹角大于度小于等于45°。当液晶分子为负向液晶分子时,本发明具体实施例液
晶分子长轴方向与第二电极2之间的夹角大于度小于90°,保证了液晶分子发生偏转后,改
变液晶层70的介电常数,以达到移相的目的。
级馈电单元的第一主干11的直通端②连接第二级馈电单元的第一主干11的输入端①;第一
馈电单元的第二主干21的耦合端③连接第二级馈电单元的第二主干21的隔离端④。
合端③通过第二信号线,与第二级馈电单元的第一主干11的隔离端④连接;其中,第一级第
一馈电单元的第一主干11、第二级馈电单元的第一主干11,以及第一信号线同层设置且材
料相同;第一级第一馈电单元的第二主干21、第二级馈电单元的第二主干21,以及第二信号
线同层设置且材料相同。这样一来,可以将两级馈电单元的第一电极1和第一信号线采用一
次构图工艺制备,第二电极2和第二信号线采用一次构图工艺制备,从而可以提高生产效
率,降低成本。
10上具有过孔,第三信号线80通过过孔将第二级所述馈电单元的第一主干11对应所述第二
信号线断开的位置连接。这样一来,可以避免第二信号线和第二级馈电单元的第一主干11
交叉位置的距离太短,造成位移电流互扰的问题。
侧,以避免第一基底10背离第一电极1的一侧传输线阻抗不会过小。
计多个级联的馈电单元。
8.34dB功分的180°馈电单元则可以实现3dB的180°馈电单元的功能。采用两个级联的
8.34dB功分的180°馈电单元实现一个3dB的180°馈电单元,其带宽远大于单个馈电单元的
3dB的180°馈电单元,而且无需单个馈电单元实现3dB功分水平的强耦合,设计自由度较高。
中,每两个贴片单元之间的间隙与电极条之间的间隙对应设置。这样一来,可以使得经过上
述的任意一种移相器进行相位调整后的微波信号从贴片单元之间的间隙辐射出去。
神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。