基于5 μm厚向列相液晶的高效圆极化相控阵设计、校准和实验验证
, , , , , , , , , , , 吴鑫宇 , 万丰硕 , 冯洪源 , 金世超 , 郭翀 , 魏禹 , 刘敦歌 , 杨钰茜 , 蔡龙珠 , 蒋之浩 , 洪伟
工程(英文) ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (1) : 76 -89.
基于5 μm厚向列相液晶的高效圆极化相控阵设计、校准和实验验证
High-Efficiency Circularly Polarized Phased Array Based on 5 μm-Thick Nematic Liquid Crystals: Design, Over-The-Air Calibration, and Experimental Validation
本文介绍了一种基于K波段圆极化液晶相控阵(LCPA)的系统研究和验证,包括设计、空口(OTA)阵列校准和实验验证。该液晶相控阵包含16个移相辐射通道,每个通道由圆极化堆叠贴片和基于加载差分线结构的液晶移相器(LCPS)组成。由于其慢波特性,在液晶层厚度仅为5 μm的情况下,液晶移相器的最大相移范围超过360°,品质因数为78.3(°)·dB-1。在此基础上,提出了一种基于相态遍历法的空口自动校准方法,该方法能够提取每个独立液晶相控阵通道的相位电压曲线。所提出的液晶相控阵剖面高度仅为1.76 mm,实验测得在峰值增益为12.5 dBic下实现了-40°~ +40°的圆极化波束扫描,扫描损耗小于2.5 dB。该液晶相控阵在25.5 ~26.0 GHz频带范围内同时具有反射系数低于-15 dB、轴比小于3 dB、波束偏移小于3°、增益波动小于2.2 dB的性能,总效率达到34%。该圆极化波束扫描低剖面液晶相控阵及其系统设计和校准方法在各种毫米波应用中具有广阔的前景。
Circularly polarized / Liquid crystal / Liquid-crystal based phased array (LCPA) / Phase shifter / Over-the-air (OTA) calibration
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