本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種毫米波相控陣天線及天線設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著新型的通信、雷達(dá)、射電天文學(xué)和遙控系統(tǒng)的發(fā)展，毫米波和亞毫米波的應(yīng)用也日益廣泛，其中包括遠(yuǎn)距離通信的局部配置、保密通信、精密雷達(dá)系統(tǒng)、氣象監(jiān)測和高靈敏度射電望遠(yuǎn)鏡等，其都是利用毫米波的特性完成相應(yīng)功能，任何毫米波系統(tǒng)的基本部分都是天線，該頻段的天線均能以緊湊的體積實(shí)現(xiàn)高增益和高精確的指向性。傳統(tǒng)的毫米波天線包括透鏡天線和拋物面反射天線，其中，透鏡天線是一種能夠通過電磁波將點(diǎn)源或線源的球面波或柱面波轉(zhuǎn)換為平面波從而獲得筆形、扇形或其他形狀波束的天線，通過設(shè)計(jì)合適的透鏡表面形狀和折射率，調(diào)節(jié)電磁波的相速以獲得輻射口徑上的平面波，從結(jié)構(gòu)角度分析，即在振子或喇叭形輻射器前裝有透鏡，從而使輻射量集中成窄的射束。拋物面反射天線由拋物面反射器和設(shè)置其焦點(diǎn)處的饋源組成的面狀天線，由饋源發(fā)出的球面電磁波經(jīng)拋物面反射后，成方向性很強(qiáng)的平面波束向空間輻射，可以將無線信號(hào)直線發(fā)射到衛(wèi)星或者其他拋物面接收天線。

由于透鏡天線和拋物面反射天線一旦設(shè)計(jì)成型，則其焦點(diǎn)位置被唯一確定，實(shí)際使用中焦點(diǎn)無法可調(diào)導(dǎo)致諸多問題出現(xiàn)，因此，機(jī)械式雙反射面天線應(yīng)運(yùn)而生，其通過機(jī)械調(diào)整兩個(gè)反射面之間的相對(duì)位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)調(diào)整焦點(diǎn)的空間位置的目的。

盡管機(jī)械式雙反射天線能夠在設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)整焦點(diǎn)的空間位置，然而，由于該焦點(diǎn)空間位置是通過機(jī)械調(diào)整方式實(shí)現(xiàn)的，改變兩個(gè)反射面之間的相對(duì)位置即為調(diào)整兩個(gè)發(fā)射面的機(jī)械位置，調(diào)整機(jī)械位置所需要的調(diào)整周期長且調(diào)整精度低，即導(dǎo)致調(diào)整天線焦點(diǎn)的空間位置出現(xiàn)響應(yīng)速度慢、調(diào)整精度低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種毫米波相控陣天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的毫米波天線通過改變兩個(gè)反射面的機(jī)械位置以調(diào)整焦點(diǎn)的空間位置時(shí)導(dǎo)致焦點(diǎn)調(diào)整的響應(yīng)速度慢、調(diào)整精度低的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案：

一種毫米波相控陣天線，包括用于生成及輻射毫米波信號(hào)的饋源和至少兩個(gè)調(diào)整組件；

每個(gè)調(diào)整組件均包括反射單元、接地單元、偏置電壓單元和具有液晶分子層的液晶單元，反射單元和接地單元分別設(shè)置在液晶分子層的兩側(cè)，反射單元用于接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)及用于反射波束；

偏置電壓單元的正極與反射單元連接、負(fù)極與接地單元連接，以使液晶分子層中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化進(jìn)而以使反射單元反射波束的相位值發(fā)生相應(yīng)變化。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，至少兩個(gè)調(diào)整組件沿同一圓周方向均勻設(shè)置形成陣列環(huán)，饋源與陣列環(huán)的圓心相對(duì)設(shè)置。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，陣列環(huán)為多個(gè)，多個(gè)陣列環(huán)的圓心重合且多個(gè)陣列環(huán)在同一平面上依次間隔設(shè)置。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，陣列環(huán)為3個(gè)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，液晶單元包括相對(duì)且間隔設(shè)置的兩個(gè)聚合物涂層，液晶分子層設(shè)置兩個(gè)聚合物涂層之間；

反射單元設(shè)置在其中一個(gè)涂層上背離液晶分子層的一側(cè)，接地單元設(shè)置在另一個(gè)涂層上背離液晶分子層的一側(cè)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，液晶單元還包括相對(duì)且間隔設(shè)置的石英晶層和硅基層，兩個(gè)聚合物涂層均設(shè)置石英晶層與硅基層之間；

反射單元的一端鑲嵌入石英晶層中、另一端鑲嵌入聚合物涂層中，接地單元設(shè)置硅基層與聚合物涂層之間。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括介質(zhì)基板，陣列環(huán)設(shè)置在介質(zhì)基板上，陣列環(huán)的圓心與介質(zhì)基板的中心重合。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，饋源包括用于生成毫米波信號(hào)的功率單元和用于輻射毫米波信號(hào)的喇叭單元，喇叭單元的喇叭口與陣列環(huán)的圓心相對(duì)設(shè)置。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，饋源為可動(dòng)設(shè)置且能夠靠近或遠(yuǎn)離陣列環(huán)。

本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線，其中的調(diào)整組件包括反射單元、接地單元、偏置電壓單元和具有液晶分子層的液晶單元，反射單元和接地單元分別設(shè)置液晶分子層的兩側(cè)，反射單元用于接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)及用于反射波束；偏置電壓單元的正極與反射單元連接、負(fù)極與接地單元連接，以使液晶分子層中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化進(jìn)而以使反射單元所反射波束的相位值發(fā)生相應(yīng)變化。具體地，饋源生成及輻射毫米波信號(hào)，反射單元接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)，在反射單元將該毫米波信號(hào)以波束的形式反射出之前，通過調(diào)整偏置電壓單元的偏置電壓值使液晶分子層中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化，即使得液晶分子的排列方向發(fā)生設(shè)定變化，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)設(shè)定的介電常數(shù)，換言之，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)一種液晶分子的排列方向，而液晶分子的排列方向的改變使得反射單元反射毫米波的相位值發(fā)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到快速且精確控制相位以調(diào)焦的目的。

本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線，利用液晶分子層中液晶分子的排列方向的改變精確控制反射單元反射波束的相位值，其一，該控制過程中不存在機(jī)械位置的調(diào)整，僅僅通過電路改變液晶分子的排布方向即可實(shí)現(xiàn)調(diào)焦目的，其響應(yīng)速度快，其二，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)一種液晶分子的排列方向，進(jìn)而對(duì)應(yīng)一個(gè)反射單元反射波束的相位值，偏置電壓值調(diào)整到位，則反射單元反射波束的相位值對(duì)應(yīng)到位，其調(diào)整精度高。因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線的焦點(diǎn)調(diào)整的響應(yīng)速度快、調(diào)整精度高。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種天線設(shè)備，該天線設(shè)備包括發(fā)射端和如上的毫米波相控陣天線；毫米波相控陣天線設(shè)置在發(fā)射端上。

上述天線設(shè)備相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果，與上述毫米波相控陣天線相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果相同，此處不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的毫米波相控陣天線的示意圖一；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的毫米波相控陣天線的示意圖二；

圖3為圖2中的調(diào)整組件的俯視圖；

圖4為圖3的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記：

100-饋源；110-喇叭單元；120-功率單元；

200-反射天線陣列；210-調(diào)整組件；220-介質(zhì)基板；230-陣列環(huán)；

211-反射單元；212-電壓加載線；213-石英晶層；214-聚合物涂層；215-液晶分子層；216-接地單元；217-硅基層；218-偏置電壓單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的毫米波相控陣天線的示意圖一，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的毫米波相控陣天線的示意圖二，圖3為圖2中的調(diào)整組件的俯視圖，圖4為圖3的側(cè)視圖。請(qǐng)參閱圖1至圖4，本實(shí)施例提供的毫米波相控陣天線，包括用于生成及輻射毫米波信號(hào)的饋源100和至少兩個(gè)調(diào)整組件210；每個(gè)調(diào)整組件210均包括反射單元211、接地單元216、偏置電壓單元218和具有液晶分子層215的液晶單元，反射單元211和接地單元216分別設(shè)置在液晶分子層215的兩側(cè)，反射單元211用于接收饋源100所輻射的毫米波信號(hào)及用于反射波束；偏置電壓單元218的正極與反射單元211連接、負(fù)極與接地單元216連接，以使液晶分子層215中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化進(jìn)而以使反射單元211反射波束的相位值發(fā)生相應(yīng)變化。

本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線，其中的調(diào)整組件包括反射單元、接地單元、偏置電壓單元和具有液晶分子層的液晶單元，反射單元和接地單元分別設(shè)置液晶分子層的兩側(cè)，反射單元用于接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)及用于反射波束；偏置電壓單元的正極與反射單元連接、負(fù)極與接地單元連接，以使液晶分子層中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化進(jìn)而以使反射單元所反射波束的相位值發(fā)生相應(yīng)變化。具體地，饋源生成及輻射毫米波信號(hào)，反射單元接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)，在反射單元將該毫米波信號(hào)以波束的形式反射出之前，通過調(diào)整偏置電壓單元的偏置電壓值使液晶分子層中的液晶分子的介電常數(shù)發(fā)生設(shè)定變化，即使得液晶分子的排列方向發(fā)生設(shè)定變化，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)設(shè)定的介電常數(shù)，換言之，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)一種液晶分子的排列方向，而液晶分子的排列方向的改變使得反射單元反射毫米波的相位值發(fā)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到快速且精確控制相位以調(diào)焦的目的。

本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線，利用液晶分子層中液晶分子的排列方向的改變精確控制反射單元反射波束的相位值，其一，該控制過程中不存在機(jī)械位置的調(diào)整，僅僅通過電路改變液晶分子的排布方向即可實(shí)現(xiàn)調(diào)焦目的，其響應(yīng)速度快，其二，一個(gè)偏置電壓值對(duì)應(yīng)一種液晶分子的排列方向，進(jìn)而對(duì)應(yīng)一個(gè)反射單元反射波束的相位值，偏置電壓值調(diào)整到位，則反射單元反射波束的相位值對(duì)應(yīng)到位，其調(diào)整精度高。因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的毫米波相控陣天線的焦點(diǎn)調(diào)整的響應(yīng)速度快、調(diào)整精度高。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，至少兩個(gè)調(diào)整組件210沿同一圓周方向均勻設(shè)置形成陣列環(huán)230，饋源100與陣列環(huán)230的圓心相對(duì)設(shè)置，如此設(shè)置，以陣列環(huán)形式排布的調(diào)整組件中的反射單元的反射波束能夠聚合為具有設(shè)定能量的波束，以滿足使用場合的使用要求。

上述陣列環(huán)可為一個(gè)或多個(gè)，每一個(gè)陣列環(huán)均為至少兩個(gè)調(diào)整組件沿同一圓周方向均勻設(shè)置形成，當(dāng)該陣列環(huán)為多個(gè)時(shí)，多個(gè)陣列環(huán)的圓心重合，多個(gè)陣列環(huán)的直徑大小由外向內(nèi)依次減小，并且，優(yōu)選地，相鄰陣列環(huán)之間的間距相等。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，陣列環(huán)230為多個(gè)，多個(gè)陣列環(huán)230的圓心重合且多個(gè)陣列環(huán)230在同一平面上依次間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，本實(shí)施例中，陣列環(huán)230為3個(gè)，三個(gè)陣列環(huán)形成的區(qū)域大小合適，適用于多種場合。

具體地，實(shí)際使用中，陣列環(huán)的個(gè)數(shù)、單個(gè)陣列環(huán)中的調(diào)整組件的數(shù)目、相鄰陣列環(huán)之間的間距大小及相鄰調(diào)整組件之間的間距大小根據(jù)實(shí)際使用場合的使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如可根據(jù)調(diào)焦范圍的指標(biāo)需求計(jì)算得到。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，液晶單元包括相對(duì)且間隔設(shè)置的兩個(gè)聚合物涂層214，液晶分子層215設(shè)置兩個(gè)聚合物涂層214之間；反射單元211設(shè)置在其中一個(gè)聚合物涂層214上背離液晶分子層215的一側(cè)，接地單元216設(shè)置在另一個(gè)聚合物涂層214上背離液晶分子層215的一側(cè)，該兩個(gè)聚合物涂層的設(shè)置用于約束液晶分子層中的液晶分子。

偏置電壓單元218與反射單元211通過電壓加載線212連接，偏置電壓單元218與接地單元216通過電壓加載線212連接。

進(jìn)一步地，液晶單元還包括相對(duì)且間隔設(shè)置的石英晶層213和硅基層217，兩個(gè)聚合物涂層214均設(shè)置石英晶層213與硅基層217之間；反射單元211的一端鑲嵌入石英晶層213中、另一端鑲嵌入聚合物涂層214中，接地單元216設(shè)置硅基層217與聚合物涂層214之間，石英晶層為透明層其設(shè)置以不影響反射單元的反射功能為準(zhǔn)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括介質(zhì)基板220，陣列環(huán)230設(shè)置在介質(zhì)基板220上，陣列環(huán)230的圓心與介質(zhì)基220板的中心重合，介質(zhì)基板作為陣列環(huán)的固定基體以起支撐作用，優(yōu)選的，介質(zhì)基板為圓形板或者方形板。

當(dāng)陣列環(huán)為多個(gè)時(shí)，介質(zhì)基板的設(shè)置，以便于使多個(gè)陣列環(huán)位于同一平面上，當(dāng)然，多個(gè)陣列環(huán)位于不同的平面上也是可選的。

優(yōu)選地，饋源100包括用于生成毫米波信號(hào)的功率單元120和用于輻射毫米波信號(hào)的喇叭單元110，喇叭單元110的喇叭口與陣列環(huán)230的圓心相對(duì)設(shè)置，以便于反射單元接收饋源所輻射的毫米波信號(hào)。

介質(zhì)基板220和至少兩個(gè)調(diào)整組件210構(gòu)成反射天線陣列200，該反射天線陣列200與饋源100相對(duì)設(shè)置。

優(yōu)選地，饋源100為可動(dòng)設(shè)置且能夠靠近或遠(yuǎn)離陣列環(huán)230，以便于靈活調(diào)整饋源與陣列環(huán)的相對(duì)位置，進(jìn)一步調(diào)高天線焦點(diǎn)的調(diào)整精確度。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種天線設(shè)備，該天線設(shè)備包括發(fā)射端和如上的毫米波相控陣天線；毫米波相控陣天線設(shè)置在發(fā)射端上。

上述天線設(shè)備相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果，與上述毫米波相控陣天線相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果相同，此處不再贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。