【摘 要】
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作为一种控制信号相位的器件,移相器广泛应用于相控阵系统、微波相位测量、数字移动通信,自适应天线以及相位调制系统中。随着现代通信技术的快速发展,研究动态连续可调的微波移相器具有重要意义。液晶作为一种介电可调的材料,具有连续调谐的特点,并且其成本低廉,易于集成。本文主要开展小型化大移相量液晶移相器关键技术的研究,具体工作如下:1.研制了两款工作在Ku波段的液晶移相器。首先设计了微带线结构的液晶移相器,
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作为一种控制信号相位的器件,移相器广泛应用于相控阵系统、微波相位测量、数字移动通信,自适应天线以及相位调制系统中。随着现代通信技术的快速发展,研究动态连续可调的微波移相器具有重要意义。液晶作为一种介电可调的材料,具有连续调谐的特点,并且其成本低廉,易于集成。本文主要开展小型化大移相量液晶移相器关键技术的研究,具体工作如下:1.研制了两款工作在Ku波段的液晶移相器。首先设计了微带线结构的液晶移相器,并采用弯折线和切角技术实现移相器的小型化。所设计的移相器在14-16GHz频带内获得最大差分相移363°,插入损耗优于3.3d B,反射系数小于-22d B。实验表明,在0-20V的电压调谐过程中,该弯折微带线液晶移相器实现了102°的最大差分相移。为了进一步提高液晶移相器的小型化程度,提出了基于3d B耦合器的多层结构反射型液晶移相器方案,通过调节液晶介电常数改变3d B耦合器端口的负载阻抗,实现耦合器输出端的相位变化。在14GHz-16GHz的工作频带,回波损耗优于-10.2d B,插入损耗优于5.8d B,最大差分相移达到366°。实验表明,在0-20V的电压调谐过程中,该反射型液晶移相器实现了128°的最大差分相移。2.设计了一款工作在Q波段的液晶移相器。研究了基于人工表面等离激元的共面波导结构,传输线采用周期性金属条带结构以增大单位长度移相量,从而实现移相器小型化。设计的移相器在42GHz-48GHz工作频带内的回波损耗小于-15d B,插入损耗优于5.1d B,最大差分相移达到389°。3.设计了一款工作在太赫兹频段的液晶移相器。首先设计了基于介质波导的太赫兹液晶移相器,工作频带为100GHz-110GHz,移相器在液晶调谐过程中的回波损耗小于-17.8d B,最大插入损耗为4.9d B,频带内最大差分相移为363°。之后将该液晶移相器应用在1×4太赫兹阵列天线中,仿真结果表明,通过改变天线中各移相器的液晶介电常数,太赫兹阵列天线在105GHz可实现±8.5°的波束扫描。
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