一种基于液晶的光学透明反射阵天线

本发明属于微波天线，具体涉及一种基于液晶的光学透明反射阵天线。

背景技术：

1、近些年来，光学透明天线越来越受到广泛关注。卫星和一些无线通信系统可能需要光学透明天线，以满足高透光的透明度要求或建筑美学需求。这些透明天线可以安装在太阳能电池板、窗户及其他透明基板上，能够像传统天线一样正常工作，同时保持高透光率。根据具体的应用需求，可能需要不同的天线透明度。

2、实现透明天线的两种主要方法是使用金属网格和透明导电氧化物。第一种方法是通过使用金属网格来实现透明天线，关键在于平衡网格的密度和整个天线的光学透明度。然而，为了达到更高的透明度，可能需要采用更薄、更稀疏的网格。然而，这种优化可能会导致天线的性能下降。另一种方法是采用透明导电氧化物薄膜作为天线的导体。ito是一种典型的透明导电氧化物薄膜。ito薄膜通常沉积在玻璃基板上，因此具有重量轻、高透明度和灵活性等优点。然而，ito材料在微波频段的电导率较高，这会导致高功率损耗，从而严重限制了它们在天线设计中的应用。

3、在实现天线波束扫描的各种技术中，液晶材料因其低成本、高频段低损耗以及无限的工作频率的优势，已经被应用于反射阵列天线中。通过将液晶材料与ito材料相结合，可以实现光学透明的波束扫描天线设计。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于液晶的光学透明反射阵天线，解决了ito材料的高损耗问题，通过采用亚波长矩形贴片，有效减少了反射阵天线设计中的导体损耗。

2、本发明采用的技术方案为：一种基于液晶的光学透明反射阵天线，包括：辐射结构和馈源结构。

3、辐射结构包括：顶层透明基板1、辐射单元2、液晶层3、接地板4和底层透明基板5；馈源结构包括：角锥喇叭6。

4、其中，辐射单元2位于顶层透明基板1的下表面；接地板4满覆底层透明基板5的上表面；液晶层3位于接地板4和辐射单元2之间。馈源结构位于辐射结构上方，采用一个偏移z轴的角锥喇叭6进行馈电。

5、进一步地，所述辐射结构中，顶层透明基板1和底层透明基板5相互平行且之间留有间距，且顶层透明基板1和底层透明基板5均为玻璃。

6、进一步地，所述辐射结构中，辐射单元2由n×n二维周期排布的亚波长矩形贴片组成，在每个方向上等距分布，相邻贴片的中心距离为0.164λ。

7、其中，n表示≥2的正整数，λ表示天线工作频段中心频率对应的波长。

8、进一步地，所述辐射结构中，辐射单元2中矩形贴片和接地板4均由ito薄膜制成。

9、进一步地，所述辐射结构中，液晶层3经配向处理，在未施加偏置电压时，液晶分子指向一致，当施加偏置电压时，液晶分子发生偏转，液晶材料的介电常数发生变化，改变矩形贴片的辐射特性。

10、本发明的有益效果：本发明所述天线包括：辐射结构和馈源结构，辐射结构包括顶层透明基板、辐射单元、液晶层、接地板和底层透明基板，馈源结构包括角锥喇叭。本发明所述天线通过对阵列单元进行相位补偿，从而形成指定方向的波束，所述天线采用液晶材料与ito透明材料结合反射阵天线的形式，将现有的金属贴片和接地板更换为由ito薄膜制成的贴片和接地板，相较于目前已有的基于液晶的反射阵天线而言，实现了完全透明的反射阵天线设计，是各种新应用的可行解决方案，且所述天线采用亚波长矩形贴片，由于场存在于基板、空气和相邻单元之间的空间中，减少了单元在共振点附近的反射损耗，有效地降低了反射阵天线设计中的导体损耗。

技术特征：

1.一种基于液晶的光学透明反射阵天线，包括：辐射结构和馈源结构；

2.根据权利要求1所述的一种基于液晶的光学透明反射阵天线，其特征在于，所述辐射结构中，顶层透明基板(1)和底层透明基板(5)相互平行且之间留有间距，且顶层透明基板(1)和底层透明基板(5)均为玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种基于液晶的光学透明反射阵天线，其特征在于，所述辐射结构中，辐射单元(2)由n×n二维周期排布的亚波长矩形贴片组成，在每个方向上等距分布，相邻贴片的中心距离为0.164λ；

4.根据权利要求1所述的一种基于液晶的光学透明反射阵天线，其特征在于，所述辐射结构中，辐射单元(2)中矩形贴片和接地板(4)均由ito薄膜制成。

5.根据权利要求1所述的一种基于液晶的光学透明反射阵天线，其特征在于，所述辐射结构中，液晶层(3)经配向处理，在未施加偏置电压时，液晶分子指向一致，当施加偏置电压时，液晶分子发生偏转，液晶材料的介电常数发生变化，改变矩形贴片的辐射特性。

技术总结本发明公开了一种基于液晶的光学透明反射阵天线，包括：辐射结构和馈源结构，辐射结构包括顶层透明基板、辐射单元、液晶层、接地板和底层透明基板，馈源结构包括角锥喇叭。本发明所述天线通过对阵列单元进行相位补偿，从而形成指定方向的波束，所述天线采用液晶材料与ITO透明材料结合反射阵天线的形式，将现有的金属贴片和接地板更换为由ITO薄膜制成的贴片和接地板，相较于目前已有的基于液晶的反射阵天线而言，实现了完全透明的反射阵天线设计，是各种新应用的可行解决方案，且所述天线采用亚波长矩形贴片，由于场存在于基板、空气和相邻单元之间的空间中，减少了单元在共振点附近的反射损耗，有效地降低了反射阵天线设计中的导体损耗。技术研发人员：梁锋,柳进,卫敏,汪相如受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18