[发明专利]一种基于双稳态液晶的可编码天线移相单元

说明书

本发明公开了一种基于双稳态液晶的可编码天线移相单元，包括PC上位机、FPGA可编程门阵列、微波信号发射机、双稳态液晶微波移相器和同轴电缆；PC上位机用于给FPGA可编程门阵列发送加载在双稳态液晶微波移相器上的电压代码；FPGA可编程门阵列用于将电压代码转换成电压并输出在双稳态液晶微波移相器的电极上；微波信号发射机用于产生进行移相处理的微波信号；双稳态液晶微波移相器用于通过加载不同的电极电压从而影响液晶介电常数导致微波信号发生改变。本发明使用双稳态液晶材料设计的可编码天线移相单元可以在工作时去除驱动电路，在天线的工作状态需要改变时可重新加上驱动电路改变天线的工作状态，能够减少天线的能耗。

技术领域

本发明属于液晶微波天线技术、液晶微波器件技术领域，特别涉及一种基于双稳态液晶的可编码天线移相单元。

背景技术

微波移相器(Microwave Phase Shifter)是相控阵雷达、卫星通信的核心部件，是指能改变电磁波相位的装置，现代天线技术中，移相器是影响天线系统性能的最重要的组件之一，它在数字微波通信及相控阵雷达等无线电系统中有着广泛的应用。液晶移相器相较于其他类型如铁氧体、二极管等移相器的优势在于：液晶移相器轻便、小型化、功率较低且信号损耗较小；易于制作并且成本低廉；因为元件尺寸和易于控制，液晶微波移相器使整个系统的集成和可移植性及设备的结构强度得到提高，减少体积和质量。

在诸多天线雷达系统中，移相器占据的体积和能耗是很难降低的。以传统液晶微波相控阵来说，作为一种实时可编程微波波束控制器件，往往采用驱动电压低和相位调制深度大的向列相液晶作为相位调制的电光材料，使器件具有惯性小，精度高，捷变扫描和低SWaP(大小、重量和功耗)等优势。但由于向列型液晶微波相控阵器件的运行机理是通过加载在向列型液晶的两端电压来控制的，一旦撤电液晶就会在取向层的作用下恢复自由能最小的状态，因此在天线工作时必须有控制电路连接天线的移相单元，这部分的电路使得天线系统的集成性降低、小型化难度提高、工作能耗增大，在一些隐蔽性要求较高特定场景下不适用，红外隐身性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用双稳态液晶材料设计的可编码天线移相单元可以在工作时去除驱动电路，在天线的工作状态需要改变时可重新加上驱动电路改变天线的工作状态，能够减少天线的能耗的基于双稳态液晶的可编码天线移相单元。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于双稳态液晶的可编码天线移相单元，包括PC上位机、FPGA可编程门阵列、微波信号发射机、双稳态液晶微波移相器和同轴电缆；

所述微波信号发射机发射的微波信号经过同轴电缆连接双稳态液晶微波移相器；

PC上位机用于给FPGA可编程门阵列发送加载在双稳态液晶微波移相器上的电压代码；所述FPGA可编程门阵列用于将电压代码转换成电压并输出在双稳态液晶微波移相器的电极上；微波信号发射机用于产生进行移相处理的微波信号；双稳态液晶微波移相器用于通过加载不同的电极电压从而影响液晶介电常数导致微波信号发生改变。

进一步地，所述FPGA可编程门阵列包括增益优化处理单元，以及由存储器、控制器和驱动器组成的波控器组件，PC上位机的输出信号通过增益优化处理单元分别连接存储器、控制器和驱动器。

进一步地，所述双稳态液晶微波移相器包括对称设置的玻璃基板、金属层、PI取向层，金属层位于玻璃基板与PI取向层之间，双稳态液晶材料和间隔子设置在两个PI取向层之间，共面波导、微带线和电极设置在金属层上，共面波导设置在微带线的两端。