一种圆极化天线的谐振单元、其制备方法及圆极化天线与流程

本发明涉及微波射频器件，尤指一种圆极化天线的谐振单元、其制备方法及圆极化天线。

背景技术：

1、天线的极化通常是指天线辐射的电磁波的电场矢量方向，即电磁波的大小不变，方向随时间变化，时变电场矢量末端的运动轨迹垂直于传播方向的平面上投影。根据投影的形状不同，天线可分为线极化，椭圆极化和圆极化。

2、在卫星通信，电子侦察，地下通信等技术应用中，线极化天线已经无法满足其要求，因此圆极化天线正日益受到关注。圆极化波具有旋向正交性，它是指左旋圆极化天线只能接收左旋圆极化波，右旋圆极化天线只能接收右旋圆极化波。在同一空间同一频率下的左旋圆极化波和右旋圆极化并不会互相千扰，这就实现了频率的复用，增加系统容量。圆极化天线利于天线抵抗其他信号的干扰。通常情况下，单个天线的半功率波束宽度很宽，也就是说能量较为分散增益较低，而在很多应用中，需要的是高增益、窄波束且方向性好的天线。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种圆极化天线的谐振单元、其制备方法及圆极化天线，用以增大圆极化天线的有效辐射面积，实现圆极化天线的高增益、低轴比。

2、本发明实施例提供的一种圆极化天线的谐振单元，包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板面向所述液晶层一侧的贴片电极，以及位于所述第二基板面向所述液晶层一侧的面状电极；

3、其中，所述面状电极具有交叉设置的两条缝隙，所述两条缝隙相交且夹角大致为90度，所述贴片电极在所述第二基板的正投影至少覆盖所述两条缝隙的交叉点。

4、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述两条缝隙相互垂直，且所述两条缝隙中任意缝隙在所述交叉点两侧的长度相同。

5、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述贴片电极的中心点与所述交叉点在所述第二基板上的正投影相互重合。

6、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述贴片电极在所述第二基板上的正投影覆盖所述两条缝隙的比例相同。

7、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述贴片电极的形状为轴对称图形。

8、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述两条缝隙的长度与从所述两条缝隙谐振出的电磁波波长具有正比关系。

9、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述谐振单元中，所述缝隙的宽度为所述电磁波波长的1/10-1/20。

10、另一方面，本发明实施例还提供了一种圆极化天线，包括：本发明实施例提供的上述谐振单元，位于所述谐振单元的第二基板背离所述第一基板一侧的接地电极，以及填充于所述接地电极与所述第二基板之间的导波介质。

11、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述圆极化天线中，所述导波介质中传播的电磁波前进方向与所述两条缝隙中任意缝隙的延伸方向之间的夹角为锐角。

12、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述圆极化天线中，所述两条缝隙中任意缝隙的延伸方向与所述导波介质中传播的电磁波前进方向之间的夹角为45度。

13、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述圆极化天线中，所述谐振单元为多个且呈阵列排布。

14、在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述圆极化天线中，所述导波介质包括至少一层介质层。

15、另一方面，本发明实施例还提供了一种圆极化天线的谐振单元的制备方法，包括：

16、在第一基板上形成贴片电极；

17、在第二基板上形成面状电极，并在所述面状电极上形成交叉设置的两条缝隙；

18、将所述第一基板具有贴片电极的一侧与所述第二基板具有面状电极的一侧对盒后灌入液晶，形成谐振单元。

19、本发明有益效果如下：

20、本发明实施例提供的圆极化天线的谐振单元、其制备方法及圆极化天线，通过谐振单元中的第一基板和第二基板封装液晶，接地电极、第二基板上的面状电极和两者之间的导波介质构成平板波导，天线工作时，馈源从平板波导馈入，辐射能量通过面状电极上刻蚀的两条缝隙产生与缝隙相互垂直的两种正交的电场模式，实现圆极化辐射，面状电极和贴片电极构成谐振结构且加载的电场可以控制液晶层中液晶分子偏转，改变液晶的介电常数，控制辐射能量的开与断，通过对谐振单元的辐射强度进行调控，实现阵列天线的波束扫描功能。通过本发明中提出的具有开十字缝隙的谐振单元结构，增大了有效辐射面积，使得圆极化天线能够实现高增益、低轴比。

技术特征：

1.一种圆极化天线的谐振单元，其特征在于，包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板面向所述液晶层一侧的贴片电极，以及位于所述第二基板面向所述液晶层一侧的面状电极；

2.如权利要求1所述的谐振单元，其特征在于，所述两条缝隙相互垂直，且所述两条缝隙中任意缝隙在所述交叉点两侧的长度相同。

3.如权利要求1所述的谐振单元，其特征在于，所述贴片电极的中心点与所述交叉点在所述第二基板上的正投影相互重合。

4.如权利要求3所述的谐振单元，其特征在于，所述贴片电极在所述第二基板上的正投影覆盖所述两条缝隙的比例相同。

5.如权利要求4所述的谐振单元，其特征在于，所述贴片电极的形状为轴对称图形。

6.如权利要求1-5任一项所述的谐振单元，其特征在于，所述两条缝隙的长度与从所述两条缝隙谐振出的电磁波波长具有正比关系。

7.如权利要求6所述的谐振单元，其特征在于，所述缝隙的宽度为所述电磁波波长的1/10-1/20。

8.一种圆极化天线，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的谐振单元，位于所述谐振单元的第二基板背离所述第一基板一侧的接地电极，以及填充于所述接地电极与所述第二基板之间的导波介质。

9.如权利要求8所述的圆极化天线，其特征在于，所述导波介质中传播的电磁波前进方向与所述两条缝隙中任意缝隙的延伸方向之间的夹角为锐角。

10.如权利要求9所述的圆极化天线，其特征在于，所述两条缝隙中任意缝隙的延伸方向与所述导波介质中传播的电磁波前进方向之间的夹角为45度。

11.如权利要求8-10任一项所述的圆极化天线，其特征在于，所述谐振单元为多个且呈阵列排布。

12.如权利要求8-10任一项所述的圆极化天线，其特征在于，所述导波介质包括至少一层介质层。

13.一种圆极化天线的谐振单元的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种圆极化天线的谐振单元、其制备方法及圆极化天线，通过谐振单元中的第一基板和第二基板封装液晶，接地电极、第二基板上的面状电极和两者之间的导波介质构成平板波导，天线工作时，馈源从平板波导馈入，辐射能量通过面状电极上刻蚀的两条缝隙产生与缝隙相互垂直的两种正交的电场模式，实现圆极化辐射，面状电极和贴片电极构成谐振结构且加载的电场可以控制液晶层中液晶分子偏转，改变液晶的介电常数，控制辐射能量的开与断，通过对谐振单元的辐射强度进行调控，实现阵列天线的波束扫描功能。通过本发明中提出的具有开十字缝隙的谐振单元结构，增大了有效辐射面积，使得圆极化天线能够实现高增益、低轴比。

技术研发人员：杨芫茏,车春城,曲峰,庞净
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11