本發(fā)明涉及液晶器件領(lǐng)域，特別涉及一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、耦合過渡結(jié)構(gòu)是一種在不同傳輸線路或不同物理結(jié)構(gòu)之間實現(xiàn)平滑過渡和能量傳遞的設(shè)計。這種結(jié)構(gòu)通常用于微波和射頻系統(tǒng)中，以確保信號在不同傳輸媒介之間高效、低損耗地轉(zhuǎn)換。耦合過渡結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于維持系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要，尤其是在高頻應(yīng)用中，不當(dāng)?shù)倪^渡可能導(dǎo)致信號反射、衰減或干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、液晶由于其在光學(xué)和非光學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，多年來一直吸引著研究者的關(guān)注。由于液晶分子對電磁場敏感，具有相對較低的介電損耗，且相關(guān)器件的制造成本低廉，使其在微波、毫米波電路中具有重要的研究價值。液晶具備較強的電可調(diào)諧能力，其特性可通過表面錨定、外部電場或磁場來控制，在不同電壓下，液晶表現(xiàn)出不同的介電常數(shù)。

3、由于加工工藝的限制，封裝液晶的玻璃基板無法進(jìn)行金屬化過孔，要實現(xiàn)液晶移相器內(nèi)外的信號傳輸只能采用耦合的形式。傳統(tǒng)情況下為了實現(xiàn)較好的耦合效果通常采用均勻介質(zhì)，該種結(jié)構(gòu)常用于高耦合度的定向耦合器設(shè)計中。耦合線模型常用的分析方法是奇偶模分析法。奇偶模分析法就是將耦合線中傳輸?shù)哪Ｊ椒纸鉃槠婺＜詈团寄＜钕碌哪Ｊ?，由于耦合傳輸線是線性系統(tǒng)，所以可以分別求出兩種激勵模式下的特性參量再疊加得到耦合線整體的特性參量，一般過程是通過推導(dǎo)分別得到奇偶模阻抗，進(jìn)而計算出耦合線的物理尺寸。然而在不均勻介質(zhì)下，在該耦合器中奇模相速不等于偶模相速，按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計的耦合線性能下降過多，因此亟需采用非常規(guī)的設(shè)計方法去設(shè)計不均勻介質(zhì)下的耦合線過渡結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在涉及到的不均勻介質(zhì)情況下的耦合線過渡結(jié)構(gòu)時，原本傳統(tǒng)模型下的均勻介質(zhì)被替換成從上到下依次為液晶-玻璃-介質(zhì)板的三層不均勻介質(zhì)，且液晶的介電常數(shù)會隨著電壓變化，常規(guī)的奇偶模分析法已經(jīng)無法適用于該種耦合線結(jié)構(gòu)，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)信號在電控液晶元件玻璃層內(nèi)外的傳輸，實現(xiàn)超寬帶工作頻段與較低損耗。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，至少包括：分布在介質(zhì)基板上下側(cè)呈鏡像對稱的交錯垂直耦合帶狀線；其中，同側(cè)耦合結(jié)構(gòu)指的是在液晶層同一側(cè)的耦合結(jié)構(gòu)。

4、優(yōu)選的，交錯垂直耦合帶狀線包括從下到上依次設(shè)置的下層金屬地板、下層介質(zhì)基板、下層帶狀傳輸線、下層帶狀耦合線、玻璃基板、上層帶狀傳輸線、上層帶狀耦合線、液晶層、頂層金屬地板。

5、優(yōu)選的，信號的整體傳輸路徑為：首先通過同軸接頭從饋電的輸入端口輸入饋線，由同側(cè)耦合結(jié)構(gòu)耦合到玻璃基板上的上層帶狀耦合線，之后通過位于上層帶狀傳輸線的末端的耦合端口將信號通過同軸接頭輸出。

6、優(yōu)選的，下層帶狀傳輸線連接了下層帶狀耦合線與輸入端口和直通端口，上層帶狀傳輸線連接了上層帶狀耦合線與耦合端口，隔離端口。

7、優(yōu)選的，下層介質(zhì)基板、下層電路、玻璃基板、上層電路、液晶層共同構(gòu)成非對稱非均勻介質(zhì)下的耦合器。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是：

9、本發(fā)明采用基于玻璃板封裝液晶的成熟工藝，有良好的氣密性和穩(wěn)定性。通過設(shè)計分布在介質(zhì)基板上下側(cè)呈鏡像對稱的交錯垂直耦合帶狀線，實現(xiàn)在非均勻介質(zhì)中的跨層耦合，通過對耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行寬帶化設(shè)計來實現(xiàn)超寬帶工作頻段。本發(fā)明將奇偶模分析法應(yīng)用到設(shè)計多層介質(zhì)和不同介質(zhì)層厚度的帶狀線定向耦合器中，并以此基礎(chǔ)設(shè)計了同側(cè)跨層過渡結(jié)構(gòu)，極大提高了傳統(tǒng)耦合過渡結(jié)構(gòu)的工作寬帶，降低了工作損耗。

技術(shù)特征：

1.一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少包括：分布在介質(zhì)基板上下側(cè)呈鏡像對稱的交錯垂直耦合帶狀線；其中，同側(cè)耦合結(jié)構(gòu)指的是在液晶層同一側(cè)的耦合結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于，交錯垂直耦合帶狀線包括從下到上依次設(shè)置的下層金屬地板(1)、下層介質(zhì)基板(2)、下層帶狀傳輸線(3-1)、下層帶狀耦合線(3-2)、玻璃基板(4)、上層帶狀傳輸線(5-1)、上層帶狀耦合線(5-2)、液晶層(6)、頂層金屬地板(7)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于，信號的整體傳輸路徑為：首先通過同軸接頭從饋電的輸入端口輸入饋線，由同側(cè)耦合結(jié)構(gòu)耦合到玻璃基板(4)上的上層帶狀耦合線(5-2)，之后通過位于上層帶狀傳輸線(5-1)的末端的耦合端口將信號通過同軸接頭輸出。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于，下層帶狀傳輸線(3-1)連接下層帶狀耦合線(3-2)與輸入端口和直通端口，上層帶狀傳輸線(5-1)連接上層帶狀耦合線(5-2)與耦合端口、隔離端口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，其特征在于，下層介質(zhì)基板(2)、下層電路(3)、玻璃基板(4)、上層電路(5)、液晶層(6)共同構(gòu)成非對稱非均勻介質(zhì)下的耦合器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于液晶材料的超寬帶同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)，涉及液晶器件領(lǐng)域，同側(cè)耦合過渡結(jié)構(gòu)中的帶狀線分布在液晶層的同一側(cè)。該耦合過渡結(jié)構(gòu)由分布在玻璃基板上下面鏡像對稱的交錯垂直耦合帶狀線構(gòu)成。該設(shè)計的四端口網(wǎng)絡(luò)可用于在非均勻介質(zhì)的情況下搭建定向耦合器的等效電路，通過設(shè)計跨層耦合過渡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)信號在電控液晶元件玻璃層內(nèi)外的傳輸，實現(xiàn)超寬帶工作頻段與低損耗。

技術(shù)研發(fā)人員：張巖,萬珺知,曹恒之
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30