基于液晶的CPW枝节可调谐技术研究

论文摘要

随着现代电子技术的不断发展,无线电子设备以其灵活方便、不受空间限制的优点得到了越来越多的应用,对无线频段的需求也日益增加。为适应这一趋势,宽频带、多频点的天线、滤波器等电路得到快速发展,可调频率微波元件也是其中的一个重要组成部分。本文围绕基于液晶的共面波导(Coplanar Waveguide,简称CPW)枝节可调谐技术展开研究,旨在将液晶应用于CPW枝节结构来实现谐振频点的连续可调。本文的主要内容是在CPW枝节谐振结构的基础上,增加液晶材料和外置偏压,设计出基于液晶材料的CPW枝节可调谐结构,利用液晶在不同外加电场作用下具有不同等效介电常数的特性,实现对CPW枝节谐振频点的调谐。本文的主要工作和成果如下:1.CPW枝节结构设计。采用电磁仿真软件HFSS,设计了三种不同结构的CPW枝节的谐振结构,即CPW串并联短路枝节、串联开路短路枝节和串联开路枝节,对其特性进行了仿真研究分析。2.基于液晶的可调谐CPW枝节结构设计。CPW枝节结构、液晶层及液晶层上下电极呈“三明治”状构成所需的可调谐谐振结构,运用HFSS对可调谐的液晶CPW枝节结构进行仿真,研究不同液晶等效介电常数对谐振频点的调制作用,从而表明所设计的结构能够实现谐振频率的连续可调。3.实验制备了基于液晶的可调谐CPW枝节,并对其性能参数进行了测试。基于设计的三种不同的液晶可调谐CPW枝节结构,采用三种不同的液晶材料,实验验证了基于液晶材料的CPW枝节的可调谐特性,并对测试结果进行了分析。由测试结果可知,液晶可调谐CPW串并联短路枝节结构具有较好的谐振频点调谐特性。采用不同的液晶材料,显著影响CPW可调谐结构的特性。当采用液晶材料5CB时,改变外加偏置电压从0V增加至42 V,能够使谐振频点f1从3.48 GHz移到3.4 GHz,谐振频点f2从7.2 GHz偏移到了6.95 GHz,对应的偏移量分别为Δf1=80 MHz,Δf2=250 MHz。并且,基于测试结果,拟合出对于三种不同结构,不同液晶材料在不同偏置电压作用下的等效介电常数变化情况,为后续基于液晶的可调谐微波元件的设计提供理论和实验支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 可调谐电路的背景
•   1.2 常用的可调技术
•   1.3 液晶可调谐技术
•   1.4 论文的研究目标及主要内容
• 第二章 液晶可调谐CPW枝节基本理论
•   2.1 CPW枝节
•     2.1.1 CPW的分类
•     2.1.2 CPW枝节基本结构
•   2.2 液晶基础理论
•     2.2.1 液晶的结构和分类
•     2.2.2 液晶的基本性质
•   2.3 基于液晶的可调谐结构原理
•   2.4 本章小结
• 第三章 液晶的可调CPW枝节结构设计
•   3.1 三种不同的CPW枝节结构的仿真设计
•     3.1.1 CPW串并联短路谐振枝节结构的仿真设计
•     3.1.2 CPW串联开路短路谐振枝节结构的仿真设计
•     3.1.3 CPW串联开路谐振枝节结构的仿真设计
•   3.2 基于液晶的CPW可调谐结构的设计与仿真
•     3.2.1 基于液晶材料的CPW串并联短路谐振枝节结构仿真
•     3.2.2 基于液晶材料的CPW串联开路短路谐振枝节结构仿真
•     3.2.3 基于液晶材料的CPW串联开路谐振枝节结构仿真
•   3.3 本章小结
• 第四章 基于液晶的CPW枝节可调谐结构的制备及特性分析
•   4.1 基于液晶的CPW枝节可调谐结构的制备及测试
•   4.2 基于液晶的CPW串并联短路枝节可调谐结构的特性分析
•     4.2.1 基于5CB液晶的CPW串并联短路枝节可调谐结构
•     4.2.2 基于其他液晶的CPW串并联短路枝节可调谐结构
•     4.2.3 基于几种不同液晶材料CPW串并联短路谐振枝节结构对比
•   4.3 基于不同液晶的CPW枝节可调谐结构测试结果
•     4.3.1 基于不同液晶的CPW串联开路短路枝节可调谐结构
•     4.3.2 基于不同液晶的CPW串联开路枝节可调谐结构
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 本文工作总结
•   5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 樊星叶

导师: 于映

关键词: 共面波导,液晶,可调谐

来源: 南京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,化学,无线电电子学

单位: 南京邮电大学

分类号: O753.2;TN252

DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.001310

总页数: 67

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