[发明专利]一种基于图案化石墨烯电极的反射式双层液晶移相单元

说明书

本发明公开了一种基于图案化石墨烯电极的反射式双层液晶移相单元，包括有上、中、下三层介质基板，上、中两层介质基板的间隙中注入有液晶层一，上层介质基板下表面设有若干通过连接线依次串联的金属贴片，形成一层金属微带结构；在所述下层介质基板上表面全覆盖一层金属层，形成金属接地电极；中间层介质基板、金属接地层的间隙中注入有液晶层二，并在中层介质基板上表面设有与金属微带结构相同但厚度不同的石墨烯贴片层，作为石墨烯电极。本发明的移相单元可以分别实现两层液晶材料介电常数的电调节，从而增大了移相单元的工作带宽；同时，通过改变石墨烯电极的偏压，可以改变石墨烯的化学势能从而进一步增加了移相单元的工作带宽。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种基于图案化石墨烯电极的反射式双层液晶移相单元。

背景技术

平面反射阵列天线具有构造简单，成本较低，具有较低的损耗和较高的辐射效率等优点。反射阵列天线的原理是利用反射单元的移相功能来实现波束的聚焦。反射阵列天线研究的关键是通过设计反射单元的结构和尺寸，使之获得优异的移相性能。传统的微带反射单元需要添加移相器，这些移相器受到高频段的寄生效应，加工难度大等因素的制约，只能工作在W波段以下。而现有的液晶移相单元均采用单层液晶基底，工作带宽有限。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于图案化石墨烯电极的反射式双层液晶移相单元。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于图案化石墨烯电极的反射式双层液晶移相单元，包括有上、中、下三层介质基板，上、中两层介质基板的间隙中注入有液晶层一，上层介质基板下表面设有若干通过连接线依次串联的金属贴片，形成一层金属微带结构；在所述下层介质基板上表面全覆盖一层金属层，形成金属接地电极；中间层介质基板、金属接地层的间隙中注入有液晶层二，并在中层介质基板上表面设有与金属微带结构相同但厚度不同的石墨烯贴片层，作为石墨烯电极。

所述的液晶层一和液晶层二均采用向列型液晶材料。

通过连接线在金属贴片以及石墨烯电极上施加电压，分别在所述的各液晶层中形成偏置电场，偏置电场使得液晶分子的排列方向产生偏转，从而改变液晶介电常数，使得反射波相位改变；同时，通过改变石墨烯电极的偏压，可以改变石墨烯的化学势能，从而改变移相单元的工作频率。

本发明采用三片偶极子贴片结构，使得液晶移相单元可以获得所需的移相性能，同时偶极子贴片具有结构简单的特点，易于加工。在中层基板的上表面设置一层石墨烯贴片层作为电极，有效的拓展了单元的工作带宽。

本发明的优点是：本发明的移相单元可以分别实现两层液晶材料介电常数的电调节，从而增大了移相单元的工作带宽；同时，通过改变石墨烯电极的偏压，可以改变石墨烯的化学势能从而进一步增加了移相单元的工作带宽；本发明同时具有小型化，加工难度低，成本低等特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中液晶移相单元的结构的侧视图。

图3为本发明中上介质基板下表面金属贴贴片结构示意图。

图4是石墨烯化学势能为0.1eV、下层液晶介电常数为2.4时，改变上层液晶介电常数时移相单元的移相曲线。

图5是石墨烯化学势能为0.1eV、下层液晶介电常数为3.2时，改变上层液晶介电常数时移相单元的移相曲线。

图6是石墨烯化学势能为0.5eV、下层液晶介电常数为2.4时，改变上层液晶介电常数时移相单元的移相曲线。

具体实施方式