[發(fā)明專利]石墨烯超寬帶平面單極子天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710453793.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN107425263A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐貝貝;張躍平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種石墨烯超寬帶平面單極子天線。

背景技術(shù)

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，作為一種新型色散材料，由于在電磁學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)方面表現(xiàn)出許多優(yōu)良的特性，已經(jīng)成為了近年來的研究熱點(diǎn)。由于其具有損耗較低，表面電導(dǎo)率隨外加電場(chǎng)和磁場(chǎng)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯在太赫茲技術(shù)上的應(yīng)用前景十分廣闊。

國外在石墨烯超寬帶平面單極子天線已有人研究，通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)在1st IET Colloquium on Antennas,Wireless and Electromagnetics上發(fā)表的一篇關(guān)于石墨烯超寬帶平面單極子天線的文章：Graphene THz Ultra Wideband CPW-fed Monopole Antenna。文中介紹了一種在帶寬在0.29THz至0.44THz頻段的超寬帶平面單極子天線。這種平面單極子天線雖然可以實(shí)現(xiàn)了超寬帶和較好的輻射性能，但是并沒有考慮加工因素，所設(shè)計(jì)天線在現(xiàn)有基礎(chǔ)上并不能進(jìn)行加工測(cè)試。

目前陷波的研究主要針對(duì)FCC(Federal Communications Commission)所定義的超寬帶頻率指標(biāo)3.1-10.6GHz頻段，主要陷波頻段為5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz，WiMAX的工作頻段3.3-3.6GHz以及C波段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)等與UWB頻段沖的工作帶寬。陷波可以使這些頻段帶有阻抗從而抑制干擾而其他頻段性能不受影響，然而目前的陷波還沒有對(duì)石墨烯天線進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前有關(guān)石墨烯天線的研究尤其考慮一些加工測(cè)試的研究幾乎空白的現(xiàn)象，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯超寬帶平面單極子天線。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種石墨烯超寬帶平面單極子天線，包括石墨烯輻射體、共面波導(dǎo)和介質(zhì)基板，所述石墨烯輻射體與所述共面波導(dǎo)設(shè)置在所述介質(zhì)基板上；

所述共面波導(dǎo)包括信號(hào)線以及地線，所述信號(hào)線與所述地線之間設(shè)置有集總端口。

優(yōu)選的，所述信號(hào)線與所述石墨烯輻射體部分重合。

優(yōu)選的，所述信號(hào)線上開槽，以達(dá)到陷波目的

優(yōu)選的，所述槽的總長為陷波波長的一半。

優(yōu)選的，在所述石墨烯輻射體與所述共面波導(dǎo)的周圍設(shè)置有金屬條帶。

優(yōu)選的，所述金屬條帶的寬度為所述石墨烯超寬帶平面單極子天線的工作波長的一半。

優(yōu)選的，所述金屬條帶距離所述石墨烯輻射體與所述共面波導(dǎo)的間距為所述石墨烯超寬帶平面單極子天線的工作波長的一半。

優(yōu)選的，所述金屬條帶的材質(zhì)為金。

優(yōu)選的，所述共面波導(dǎo)的材質(zhì)為金。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)基板的材質(zhì)為熔凝石英。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明在設(shè)計(jì)的新型石墨烯超寬帶平面單極子天線上，對(duì)該石墨烯天線的陷波方法和性能優(yōu)化的方法進(jìn)行研究，該天線可覆蓋頻段在太赫茲頻段，具有超寬帶、陷波、增益較高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)石墨烯天線陷波方法和提高天線性能方法具有一定指導(dǎo)意義。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明第一種石墨烯超寬帶平面單極子天線(天線一)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一種石墨烯超寬帶平面單極子天線的石墨烯輻射體、共面波導(dǎo)的示意圖；

圖3為本發(fā)明第二種石墨烯超寬帶平面單極子天線(天線二)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第三種石墨烯超寬帶平面單極子天線(天線三)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為天線一在頻率0.15THz時(shí)的增益化方向圖；

圖6為天線一在頻率0.2THz時(shí)的增益化方向圖；

圖7為天線二和天線一的S₁₁參數(shù)對(duì)比圖；

圖8為天線二和天線一的最大增益對(duì)比圖；

圖9為天線三的S₁₁參數(shù)圖；

圖10為天線三和天線一的最大增益對(duì)比圖；

圖11為天線三在頻率為0.15THz時(shí)的增益化方向圖；

圖12為天線三在頻率為0.2THz時(shí)的增益化方向圖。

具體實(shí)施方式