一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其主要包括頂層介質(zhì)板、底層介質(zhì)板、金屬板和液晶。所述的頂層介質(zhì)板呈矩型，是一種印刷電路板，主要承載濾波器諧振單元，以及輸入輸出饋線；其上下兩面均有很薄的金屬層，通過金屬化通孔連接。所述的底層介質(zhì)板呈矩型，中間區(qū)域挖空形成矩形孔凹槽。所述的金屬板貼于上述底層印刷介質(zhì)板的背面下方，為一片矩形金屬，用于承載上述印制電路板以及向列型液晶材料，并接地。所述帶孔的介質(zhì)板和金屬板結(jié)合形成的矩形槽，用來放置液晶。本發(fā)明采用平面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，方便集成和便于小型化設(shè)計；該濾波器可以工作在連續(xù)可調(diào)狀態(tài)；插入損耗較低；采用普通印制電路板材料，以及液晶材料，成本低。
【專利說明】—種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種濾波器，具體涉及一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，該濾波器可應(yīng)用于微波電子系統(tǒng)中。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展和頻譜資源的日益擁擠，現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)除了具備高性能而且向著多頻帶、多功能、成本低、重量輕、體積小、可靠性高等目標(biāo)迅猛發(fā)展。小型化、高性能、低成本且具有可調(diào)諧特性的微波濾波器作為電子系統(tǒng)中的重要組成部分，對微波子系統(tǒng)實現(xiàn)小型化可調(diào)諧起到了重要作用。因此，可調(diào)諧技術(shù)、可重構(gòu)技術(shù)的研究成為當(dāng)今微波學(xué)科研究的熱點(diǎn)、難點(diǎn)?，F(xiàn)有的可調(diào)濾波器實現(xiàn)技術(shù)大部分采用的是在電路結(jié)構(gòu)中引入可調(diào)裝置，比如:PIN 二極管開關(guān)、鐵氧體以及微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystem:MEMS)器件。以上的可調(diào)濾波器設(shè)計技術(shù)或多或少的都存在一些缺點(diǎn)，例如:PIN二極管開關(guān)只能實現(xiàn)非連續(xù)可調(diào)，鐵氧體的可調(diào)帶寬較窄，MEMS器件的調(diào)諧電壓高并且價格曰蟲印貝ο
[0003]由于液晶具有流動性，在某些模式下，液晶可能發(fā)生不穩(wěn)定的流動，這種不穩(wěn)定的狀態(tài)完全由外加電場強(qiáng)度的變化而控制，進(jìn)而導(dǎo)致液晶盒內(nèi)部光散射現(xiàn)象、雙折射性改變以及偏振光傳輸功能改變等，即液晶在盒內(nèi)的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，這個現(xiàn)象被稱為液晶的電光效應(yīng)。采用液晶作為電光材料，利用液晶折射率隨外加電場改變而改變的特性，從而改變液晶材料等效介電常數(shù)。濾波器調(diào)節(jié)液晶移相器偏置電壓，改變液晶分子的折射率，即通過調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)液晶材料的折射率，折射率的改變直接等同于液晶等效介電常數(shù)的改變，即利用液晶在不加偏壓和加偏壓所產(chǎn)生的介電各向異性變化，從而可實現(xiàn)調(diào)頻的目的?；谶@一思路，設(shè)計了液晶微波可調(diào)濾波器。
[0004]基于可調(diào)濾波器在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的重要作用，以及現(xiàn)有的設(shè)計技術(shù)存在的一些問題，研究基于向列型液晶的可調(diào)濾波器設(shè)計技術(shù)具有非常巨大的意義和應(yīng)用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，該濾波器可應(yīng)用于微波電子系統(tǒng)中，具有良好線性度、成本低廉、控制方便、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于濾波器這一關(guān)鍵微波器件的研究，不僅能夠有效克服傳統(tǒng)調(diào)諧技術(shù)的缺點(diǎn)，而且可以明顯提高電子系統(tǒng)性能。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其主要包括第一層介質(zhì)板、第二層介質(zhì)層、第三層金屬板和液晶；其特點(diǎn)是:所述的第一層介質(zhì)板為頂層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，是一種印刷電路板，主要承載濾波器諧振單元，以及輸入輸出饋線；其上下兩面均有很薄的金屬層，通過金屬化通孔連接；所述的第二層介質(zhì)層為底層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，中間區(qū)域挖空形成為矩形孔凹槽；第三層金屬板；貼于上述底層印刷介質(zhì)板的背面下方，為一片矩形金屬，用于承載上述印制電路板以及向列型液晶材料，并接地；第二層帶孔的介質(zhì)板和第三層金屬板結(jié)合形成的矩形槽，用來放置液晶。
[0009]進(jìn)一步的，所述的第一層介質(zhì)板上下兩面都有金屬層，其中第一層介質(zhì)板上面的金屬層為金屬微帶；第一層介質(zhì)板下面的金屬層為濾波器的金屬結(jié)構(gòu)；上下金屬層通過金屬化通孔連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述的濾波器諧振單元為正方形雙模諧振單元，該諧振單元蝕刻在頂層介質(zhì)板的背面。
[0011]進(jìn)一步的，所述的輸入輸出饋線，蝕刻在頂層介質(zhì)板的正面，并通過金屬化通孔與頂層介質(zhì)板背面的雙模諧振單元連接，用于微波信號的傳輸以及調(diào)制電壓信號的饋入。
[0012]進(jìn)一步的，在調(diào)試時，當(dāng)調(diào)制信號電壓為OV時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)垂直于雙模諧振單元排列，介電常數(shù)為初始值并且較??；當(dāng)調(diào)制信號電壓升高到一定程度時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)平行于雙模諧振單元排列，在此過程中其介電常數(shù)隨之增大并達(dá)到一個最大值。由于向列型液晶材料的介電常數(shù)在調(diào)制信號電場作用下，隨著電壓的增大連續(xù)變化，使得方形雙模諧振單元的諧振頻率連續(xù)變化，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的濾波器功能。
[0013](三)有益效果
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果:本發(fā)明的一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，該濾波器可應(yīng)用于微波電子系統(tǒng)中，具有良好線性度、成本低廉、控制方便、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于濾波器這一關(guān)鍵微波器件的研究，不僅能夠有效克服傳統(tǒng)調(diào)諧技術(shù)的缺點(diǎn)，而且可以明顯提高電子系統(tǒng)性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的第一層介質(zhì)板正面示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的第一層介質(zhì)板背面示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的第二層介質(zhì)板示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的第三層金屬板示意圖。

【具體實施方式】
[0019]如圖1-4所示，一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其主要包括第一層介質(zhì)板、第二層介質(zhì)層、第三層金屬板和液晶；其特點(diǎn)是:所述的第一層介質(zhì)板為頂層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，是一種印刷電路板，主要承載濾波器諧振單元，以及輸入輸出饋線；其上下兩面均有很薄的金屬層，通過金屬化通孔連接；所述的第二層介質(zhì)層為底層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，中間區(qū)域挖空形成為矩形孔凹槽；第三層金屬板；貼于上述底層印刷介質(zhì)板的背面下方，為一片矩形金屬，用于承載上述印制電路板以及向列型液晶材料，并接地；第二層帶孔的介質(zhì)板和第三層金屬板結(jié)合形成的矩形槽，用來放置液晶。
[0020]其中，所述的第一層介質(zhì)板上下兩面都有金屬層，其中第一層介質(zhì)板上面的金屬層為金屬微帶；第一層介質(zhì)板下面的金屬層為濾波器的金屬結(jié)構(gòu)；上下金屬層通過金屬化通孔連接。
[0021]其中，所述的濾波器諧振單元為正方形雙模諧振單元，該諧振單元蝕刻在頂層介質(zhì)板的背面。
[0022]其中，所述的輸入輸出饋線，蝕刻在頂層介質(zhì)板的正面，并通過金屬化通孔與頂層介質(zhì)板背面的雙模諧振單元連接，用于微波信號的傳輸以及調(diào)制電壓信號的饋入。
[0023]其中，在調(diào)試時，當(dāng)調(diào)制信號電壓為OV時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)垂直于雙模諧振單元排列，介電常數(shù)為初始值并且較??；當(dāng)調(diào)制信號電壓升高到一定程度時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)平行于雙模諧振單元排列，在此過程中其介電常數(shù)隨之增大并達(dá)到一個最大值。由于向列型液晶材料的介電常數(shù)在調(diào)制信號電場作用下，隨著電壓的增大連續(xù)變化，使得方形雙模諧振單元的諧振頻率連續(xù)變化，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的濾波器功能。
[0024]上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其主要包括第一層介質(zhì)板、第二層介質(zhì)層、第三層金屬板和液晶；其特點(diǎn)是:所述的第一層介質(zhì)板為頂層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，是一種印刷電路板，主要承載濾波器諧振單元，以及輸入輸出饋線；其上下兩面均有很薄的金屬層，通過金屬化通孔連接；所述的第二層介質(zhì)層為底層介質(zhì)板，該介質(zhì)板呈矩型，中間區(qū)域挖空形成為矩形孔凹槽；第三層金屬板；貼于上述底層印刷介質(zhì)板的背面下方，為一片矩形金屬，用于承載上述印制電路板以及向列型液晶材料，并接地；第二層帶孔的介質(zhì)板和第三層金屬板結(jié)合形成的矩形槽，用來放置液晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其特征在于:所述的第一層介質(zhì)板上下兩面都有金屬層，其中第一層介質(zhì)板上面的金屬層為金屬微帶；第一層介質(zhì)板下面的金屬層為濾波器的金屬結(jié)構(gòu)；上下金屬層通過金屬化通孔連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其特征在于:所述的濾波器諧振單元為正方形雙模諧振單元，該諧振單元蝕刻在頂層介質(zhì)板的背面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其特征在于:所述的輸入輸出饋線，蝕刻在頂層介質(zhì)板的正面，并通過金屬化通孔與頂層介質(zhì)板背面的雙模諧振單元連接，用于微波信號的傳輸以及調(diào)制電壓信號的饋入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于向列型液晶的連續(xù)可調(diào)帶通濾波器，其特征在于:在調(diào)試時，當(dāng)調(diào)制信號電壓為例時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)垂直于雙模諧振單元排列，介電常數(shù)為初始值并且較小；當(dāng)調(diào)制信號電壓升高到一定程度時，向列型液晶材料分子呈現(xiàn)平行于雙模諧振單元排列，在此過程中其介電常數(shù)隨之增大并達(dá)到一個最大值。由于向列型液晶材料的介電常數(shù)在調(diào)制信號電場作用下，隨著電壓的增大連續(xù)變化，使得方形雙模諧振單元的諧振頻率連續(xù)變化，實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的濾波器功能。
【文檔編號】H01P1/20GK104393378SQ201410680583
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】蔣迪, 何朝升, 黃濤, 邵振海 申請人:電子科技大學(xué)