移相控制系统及方法与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种移相控制系统及方法。


背景技术：

2.移相器作为一种常见的电子器件，主要用于对射频/微波传输信号的相位进行调控，是相控阵天线系统、移动通信系统等必需的器件。通过改变移相器内部信号传输线的相位值(电长度)，从而改变天线阵列中对应辐射单元的相位，进而影响天线辐射单元合成波束偏移角度，实现控制天线波束的目的。而射频信号的相位值取决于信号传输线物理长度和信号传输线介质的介电常数，因此移相器原理分为两种：一种是改变信号传输线物理长度，另外一种是改变信号传输线中介质的介电常数，达到改变电长度的目的。
3.液晶是一种介电常数可以通过加电压控制的材料，随着外加偏置电压的不同介电常数可以连续变化，进而可以实现连续的相移调节。基于液晶材料的液晶移相器系统已经有众多方案，基本原理相同，如图1所示，液晶移相器系统包括液晶移相器10和电压控制模块20，液晶移相器包括上基板11、信号传输线12、地层14、下基板15以及在信号传输线12和地层14之间的液晶层13，通过电压控制模块20改变信号线12和地层14之间的电压控制液晶层13偏转量，液晶层13的偏转量改变会造成信号传输线12中周围有效区域的介电常数变化，从而改变信号传输线12的电长度，达到改变传输信号的相位的目的。
4.但是液晶材料的介电常数除了受外加偏置电压影响外，还受到周围环境诸如温度、压力等外界因素影响，单一控制外加偏置电压并不能保证液晶移相器的移相精度。


技术实现要素：

5.本发明提供的移相控制系统及方法，用于解决目前液晶移相器受外界因素影响造成的移相精度不足的问题，与现有技术相比增加了反馈机制，在现有液晶移相器控制系统的基础上增加了电容检测模块，通过电容检测模块检测信号传输线和地层之间的电容值，通过检测到的电容值，计算出液晶层的介电常数实测值，对比介电常数实测值和介电常数目标值，调整信号传输线和地层之间的电压，消除了周围环境诸如温度、压力等外界因素影响，使得移相更加准确，精度更高。
6.本发明提供的一种移相控制系统，包括：
7.电容检测模块，分别与液晶移相器中的信号传输线和地层连接，用于检测所述信号传输线与所述地层之间的电容值，并将所述电容值传输给电压控制模块；
8.所述电压控制模块，分别与所述电容检测模块、所述液晶移相器中的所述信号传输线和所述地层连接，用于根据所述液晶移相器中的液晶层的介电常数实测值调整所述信号传输线和所述地层之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压，所述介电常数实测值是根据所述电容检测模块传输的所述信号传输线和所述地层之间的电容值确定的。
9.根据本发明提供的一种移相控制系统，所述目标电压是根据所述液晶层的介电常
数目标值确定的。
10.根据本发明提供的一种移相控制系统，所述介电常数目标值是根据相位值确定的。
11.根据本发明提供的一种移相控制系统，所述信号传输线设置在所述液晶移相器中的第一基板靠近所述液晶层的一侧，所述地层设置在所述液晶移相器中的第二基板靠近所述液晶层的一侧，所述液晶层设置在所述第一基板和所述第二基板之间。
12.根据本发明提供的一种移相控制系统，所述第一基板和所述第二基板平行设置。
13.根据本发明提供的一种移相控制系统，所述液晶层采用单一液晶材料或混合液晶材料。
14.本发明还提供一种移相控制方法，包括：
15.通过所述电容检测模块检测液晶移相器中的信号传输线和地层之间的电容值，并将所述电容值传输给所述电压控制模块，所述电容检测模块分别与所述信号传输线和所述地层连接；
16.通过所述电压控制模块根据所述液晶移相器中的液晶层的介电常数实测值调整所述信号传输线和所述地层之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压，所述电压控制模块分别与所述电容检测模块、所述液晶移相器中的所述信号传输线和所述地层连接，所述介电常数实测值是根据所述电容检测模块传输的所述信号传输线和所述地层之间的电容值确定的。
17.根据本发明提供的一种移相控制方法，所述预设条件，包括：
18.所述介电常数实测值与所述介电常数目标值之间的差值小于等于预设偏差值。
19.根据本发明提供的一种移相控制方法，所述介电常数目标值是根据相位值确定的。
20.根据本发明提供的一种移相控制方法，所述信号传输线设置在所述液晶移相器中的第一基板靠近所述液晶层的一侧，所述地层设置在所述液晶移相器中的第二基板靠近所述液晶层的一侧，所述液晶层设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板和所述第二基板平行设置。
21.本发明提供的移相控制系统及方法，与现有技术相比增加了反馈机制，在现有液晶移相器控制系统的基础上增加了电容检测模块，通过电容检测模块检测信号传输线和地层之间的电容值，通过检测到的电容值，计算出液晶层的介电常数实测值，对比介电常数实测值和介电常数目标值，调整信号传输线和地层之间的电压，消除了周围环境诸如温度、压力等外界因素影响，使得移相更加准确，精度更高。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是现有技术提供的液晶移相器的结构示意图；
24.图2是本发明提供的移相控制系统的结构示意图；
25.图3是本发明提供的移相控制方法的流程示意图。
26.附图说明：
27.10：液晶移相器；
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11：第一基板；
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12：信号传输线；
28.13：液晶层；
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14：地层；
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15：第二基板；
29.20：电压控制模块；
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30：电容检测模块。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.图2是本发明提供的移相控制系统的结构示意图，如图2所示，系统包括：
32.电容检测模块30，分别与液晶移相器10中的信号传输线12和地层14连接，用于检测所述信号传输线12与所述地层14之间的所述电容值，并将所述电容值传输给电压控制模块20；
33.电压控制模块20，分别与所述液晶移相器10中的所述信号传输线12和所述地层14连接，用于根据所述液晶移相器10中的液晶层13的介电常数实测值调整所述信号传输线12和所述地层14之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压，所述介电常数实测值是根据所述电容检测模块30传输的所述信号传输线12和所述地层14之间的电容值确定的。
34.可选地，本发明提供的移相控制系统，可以具体包括，液晶移相器10、电压控制模块20和电容检测模块30。
35.所述电容检测模块30用以检测信号传输线12和地层14之间的电容值，并将该电容值传输给电压控制模块20。电压控制模块20根据该电容值基于预存的第一对应关系获取所述液晶层13的实际测量的介电常数，即介电常数实测值。该第一对应关系可以具体下面的介电常数与电容值之间的计算公式得到。
36.c＝ε*s/d
37.其中，c为电容值，ε为介电常数，s为电容级板正对面积，d为电容级板间距离；
38.可见，针对同一液晶移相器10，介电常数和电容值存在确定的第一对应关系。
39.所述电压控制模块20根据计算得到的介电常数实测值，调整信号传输线12和地层14之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压，以控制液晶层13偏转，从而改变信号传输线12周围介质的介电常数，进而改变信号传输线12相位值，达到改变相位的目的。
40.所述电容检测模块30检测液晶移相器10中的信号传输线12和地层14之间的电容值。
41.电压控制模块20根据液晶移相器10中的液晶层13的介电常数实测值调整信号传输线12和地层14之间的电压，重复该过程，直至该电压与介电常数目标值对应的目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整电压，完成液晶移相器的移相过程。此时介电常数实测值趋近或等于介电常数目标值。
42.该预设偏差可以设置为零也可以设置为接近于零，当预设偏差为零时，代表介电常数实测值与介电常数目标值一致；当预设偏差值接近于零时，代表介电常数实测值与介电常数目标值接近。进一步地，在一个实施例中，所述目标电压是根据所述液晶层的介电常数目标值确定的。
43.按照介电常数目标值，该介电常数目标值可以具体为在所需相位值的情况下，液晶层的介质的介电常数值。更具体可以由实验数据统计取得电压控制模块20需要的目标电压，即介电常数目标值所对应的信号传输线12和地层14之间的电压值。调整电压控制模块20的电压值到目标电压，并利用电容检测模块20检测信号传输线12和地层14之间的电容值，进而依照预存的第一对应关系得到介电常数实测值。
44.对比介电常数实测值和介电常数目标值，电压控制模块20调整信号传输线12和地层14之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压。例如，在介电常数实测值小于介电常数目标值时，调大信号传输线12和地层14之间的电压；在介电常数实测值大于介电常数目标值时，调小信号传输线12和地层14之间的电压。
45.进一步地，在一个实施例中，所述介电常数目标值是根据相位值确定的。
46.可选地，按照相位值需求，基于预存的相位值与介电常数之间的计算公式，获取该相位值对应的液晶层13的介电常数目标值。
47.需要说明的是，相位值与介电常数之间的计算公式如下：
[0048][0049]
其中，φ为相位值，ε为介电常数，l为信号传输线的长度，λ为特定频率电磁波的波长；
[0050]
可见，针对特定频率的信号和同一液晶移相器10，相位值和介电常数存在确定关系。
[0051]
该液晶移相器10可以具体包括第一基板11、信号传输线12、液晶层13、地层14以及第二基板15。第一基板11、信号传输线12、液晶层13、地层14以及第二基板15采用自上而下或者自下而上设置。
[0052]
在一个实施例中，所述信号传输线12设置在所述液晶移相器10中的第一基板11靠近所述液晶层13的一侧，所述地层14设置在所述液晶移相器10中的第二基板15靠近所述液晶层13的一侧，所述液晶层13设置在所述第一基板11和所述第二基板15之间。
[0053]
在一个实施例中，所述第一基板11和所述第二基板15平行设置。
[0054]
可选地，第一基板11设置在液晶移相器10上部，第二基板15设置在液晶移相器10下部，且第一基板11和第二基板15平行设置。
[0055]
这里需要说明的是，这里仅仅介绍了液晶移相器10的基本组成，易于基本原理的液晶移相器都可应用于本发明一种移相控制系统中，这里不做详细展开。
[0056]
在一个实施例中，所述液晶层13采用单一液晶材料或混合液晶材料。
[0057]
可选地，液晶层13可以具体采用单一液晶材料制作而成，例如向列相液晶、扭曲向列相液晶等。
[0058]
液晶层13也可以具体采用混合液晶材料制作而成，例如混晶等。
[0059]
在本发明的另一些实施例中，液晶层13可以在径向上具有均勾的厚度，从而具有更好的移相效果。液晶层13的厚度可以根据实际需求而定，例如，根据相位值、响应时间、插
入损耗等需求而定。
[0060]
通过本发明的反馈机制能够实现提高对射频信号的移相精度，进而提高天线赋形的精度。
[0061]
本发明提供的移相控制系统，与现有技术相比增加了反馈机制，在现有液晶移相器控制系统基础上增加了电容检测模块，通过电容检测模块检测信号传输线和地层之间的电容值，通过检测到的电容值，计算出液晶层的介电常数实测值，对比介电常数实测值和介电常数目标值，调整信号传输线和地层之间的电压，消除了周围环境诸如温度、压力等外界因素影响，使得移相更加准确，精度更高。
[0062]
下面对本发明提供的移相控制方法进行描述，下文描述的移相控制方法是基于上文描述的移相控制系统实现的。
[0063]
图3是本发明提供的移相控制方法的流程示意图，如图3所示，包括：
[0064]
步骤310，通过所述电容检测模块检测液晶移相器中的信号传输线和地层之间的电容值，并将所述电容值传输给所述电压控制模块，所述电容检测模块分别与所述信号传输线和所述地层连接；
[0065]
步骤320，通过所述电压控制模块根据所述液晶移相器中的液晶层的介电常数实测值调整所述信号传输线和所述地层之间的电压，直至所述电压与目标电压之间的差值小于等于预设偏差，停止调整所述电压，所述电压控制模块分别与所述电容检测模块、所述液晶移相器中的所述信号传输线和所述地层连接，所述介电常数实测值是根据所述电容检测模块传输的所述信号传输线和所述地层之间的电容值确定的。
[0066]
进一步地，在一个实施例中，所述目标电压是根据所述液晶层的介电常数目标值确定的。
[0067]
进一步地，在一个实施例中，所述介电常数目标值是根据相位值确定的。
[0068]
进一步地，在一个实施例中，所述信号传输线设置在所述液晶移相器中的第一基板靠近所述液晶层的一侧，所述地层设置在所述液晶移相器中的第二基板靠近所述液晶层的一侧，所述液晶层设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一基板和所述第二基板平行设置。
[0069]
本发明提供的移相控制方法，与现有技术相比增加了反馈机制，在现有液晶移相器基础上增加了电容检测模块，通过电容检测模块检测信号传输线和地层之间的电容值，通过测试的电容值，计算出液晶层的介电常数实测值，对比介电常数实测值和介电常数目标值，调整信号传输线和地层之间的电压，消除了周围环境诸如温度、压力等外界因素影响，使得移相更加准确，精度更高。
[0070]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。