【摘 要】
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天线作为通信系统中的核心元件迎来新一轮的变革,它的未来发展主题是智能化、可重构和可编码。极化可重构天线因为具备拓宽通信容量,提高通信质量等优势而被科学家广泛关注。基于液晶方案的极化可重构天线可以解决现有CMOS和MEMS方案中驱动电压高、功耗高、成本高、设计版图复杂等问题,成熟的LCD制作工艺有利于液晶微波器件的市场化。在该应用背景下,本文提出基于相位调制和幅相共调的两类极化可重构液晶天线,主要研
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天线作为通信系统中的核心元件迎来新一轮的变革,它的未来发展主题是智能化、可重构和可编码。极化可重构天线因为具备拓宽通信容量,提高通信质量等优势而被科学家广泛关注。基于液晶方案的极化可重构天线可以解决现有CMOS和MEMS方案中驱动电压高、功耗高、成本高、设计版图复杂等问题,成熟的LCD制作工艺有利于液晶微波器件的市场化。在该应用背景下,本文提出基于相位调制和幅相共调的两类极化可重构液晶天线,主要研究内容包括:1.基于液晶的电控双折射理论,设计制备具有滤波功能的液晶移相器。采用微带曲折线结构实现器件的小型化,采用低通滤波结构的偏置线避免高频信号的流失,设计上下电磁耦合的高通滤波结构实现移相单元的独立可调。制备的90°液晶移相器实现105°相位变化,180°液晶移相器实现220°相位变化。2.将液晶移相器和双馈天线组合,设计制备基于相控的极化可重构液晶天线。搭建相控极化可重构天线的理想模型,优化传输网络和贴片天线模块结构,设计的两款液晶天线分别可以实现三重极化态和四重极化态的切换。制备的以90°移相器为控制单元的液晶天线具备切换三种极化态的能力。3.基于波的干涉理论,提出可重构功分器电路模型,设计制备液晶可重构功分器。针对前端网络幅相编码需求,提出一种通过相变实现幅度调制的电路模型,使用奇偶模分析方法求解满足端口匹配、功分比任意可调、输出端口隔离条件下的模型结构参数,用ADS软件验证理想模型的正确性。制备的液晶可重构功分器具备电控调幅功能。4.将液晶可重构功分器和双馈贴片天线组合,设计制备基于幅相共调的极化可重构液晶天线。搭建幅相共调的极化可重构液晶天线理想模型,设计的幅相共调的液晶天线可以实现水平线极化、垂直线极化、左旋圆极化和右旋圆极化。根据设计模型所制备的液晶天线器件具备切换四种极化态的能力。
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