發(fā)布時間：2020-10-15 00:35

　　 近年來,液晶材料由于其介電常數(shù)連續(xù)可調(diào)特性以及其高頻段低損耗等特性而越來多地被應用到微波器件設計當中,然而液晶材料具有各向異性并且在微波器件中呈非均勻分布,這種復雜性導致液晶微波器件的精確建模和數(shù)值仿真都十分困難,設計工作也缺乏相應的技術支撐。從上述問題出發(fā),本課題以液晶材料的介電響應特性和能量耦合為切入點,通過基于有限差分數(shù)值解法的矢量法對液晶分子指向矢進行了精確地仿真模擬,進而對液晶微波電調(diào)諧特性以及噪聲對微波特性的影響展開了深入的研究,并基于此對液晶變極化天線的設計方法進行了深入的探討。本文的研究工作對于液晶微波移相器、波束掃描天線等可調(diào)微波器件技術的發(fā)展具有重要的意義。本文的研究內(nèi)容重點在于如下幾個方面。首先,本文對液晶材料的介電特性以及其連續(xù)體彈性形變理論進行了研究,對電場作用下液晶分子的弗里德里轉(zhuǎn)變現(xiàn)象進行了探討,完成了液晶指向矢求解的理論推導,得到液晶彈性勢能與電場能的耦合機理的數(shù)學表達,為進一步研究做理論基礎。然后,從液晶介電響應特性以及能量耦合理論關系出發(fā),分別進行了非均勻各向異性介質(zhì)的內(nèi)電場建模以及基于矢量法的液晶指向矢求解,采用基于有限差分法的動態(tài)交叉迭代方法,對液晶分子場與電場進行迭代求解,得到不同控制電壓下的微帶線等模型中的液晶指向矢分布、介電張量分布以及電場分布,并在CST軟件中利用VBA語言對液晶區(qū)域進行半自動化建模,從而對MATLAB中的液晶區(qū)域的電勢場進行驗證,證明了求解方法的有效性。然后在該方法的基礎之上,將噪聲耦合到液晶系統(tǒng)總能量當中,對微帶線調(diào)諧器件進行了仿真,研究了噪聲對其特性阻抗、相移常數(shù)等微波特性的影響。最后基于液晶指向矢求解方法以及有效介電常數(shù)等效法,設計了一種0°到180°移相量連續(xù)可調(diào)的液晶移相器,并對其調(diào)諧率進行了研究,進而設計了一種基于該移相器的變極化天線,該天線可實現(xiàn)?45?線極化以及左旋與右旋圓極化四種極化狀態(tài)之間的連續(xù)可調(diào)。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN820
【部分圖文】：

有助于提高液晶調(diào)諧性能。外研究現(xiàn)狀相器比鐵氧體移相器、PIN 型移相器等傳統(tǒng)移相器的各方面移相器進行了諸多研究。美國、德國等高校的研究團隊早在移相器方面的研究，近年來國外對液晶電調(diào)器件的研究出不年，Technische Universitaet Darmstadt 的 Christian Weickhma于衛(wèi)星上的液晶移相器，如圖 1-1 所示。該液晶移相器采用在波導中，它可以便捷的與相控陣天線陣列中的波導裝置進 21-35GHz，在工作頻率范圍內(nèi)，其移相量為 600°，損耗為移相器應用于衛(wèi)星中，它的密度僅為 1.1g/cm3[25]。同年，et Darmstadt 的 M. Jost, R. Reese, C. Weickhmann 等人設計了開關的延遲線液晶移相器，該移相器應用于太赫茲頻段，采工，測試結果表明，該移相器在 100GHz 時，移相量為 105°/dB][26]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文，ArshadMehmood 等人設計了一款與 4×1 介質(zhì)諧振器天折線移相器，如圖 1-2 所示，其天線陣面基板采用透明玻諧振器進行耦合饋電。其液晶槽采用非對稱填充，通過各度的不同以達到波束偏轉(zhuǎn)。測得液晶移相器單元移相量為描角度為 40°[27]。

-3 用于太空環(huán)境下的倒置微帶線液晶移相器示意 H. Xu and D. P. Chu 等人同樣針對共面波導液晶移相器，由于文獻[31]的設計中，液晶頻率大于 60 GHz 時存在較大色散，因此隙中，有效的解決了上述問題，經(jīng)仿真發(fā)現(xiàn) 時達到 66°/dB[32]。線，主要實現(xiàn)極化狀態(tài)的改變是利用 PIN 二re A.等人提出一種微帶 E 形貼片變極化天線，通過控制二極管開關，使得縫隙長度不同年，德國的 Onur Hamza Karabey 提出一種諧耦合線的耦合系數(shù)，實現(xiàn)線極化與圓極示。并且將文獻[34]中應用于 S 波段的半導可將工作頻率提高到 13.75 GHz，回波損耗狀態(tài)之間的連續(xù)改變[35]。
【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 彭毅;章文勛;;應用交指電容加載環(huán)諧振器的微帶帶阻濾波器[J];電波科學學報;2009年05期

2 崔宏青;宋玉龍;劉紹錦;張俊瑞;馮亞云;凌志華;;多維液晶指向矢的數(shù)值模擬計算[J];液晶與顯示;2006年02期

相關博士學位論文 前2條

1 鐘壘;可重構天線的研究及其在時間反演系統(tǒng)中的應用[D];電子科技大學;2016年

2 陳軼博;可重構微帶天線及寬帶圓極化微帶天線研究[D];西安電子科技大學;2008年

相關碩士學位論文 前1條

1 徐坤;縫隙耦合饋電的雙極化微帶無線研究[D];國防科學技術大學;2007年

本文編號：2841427