[發(fā)明專利]用于移動數(shù)字電視的陣列分形石墨烯天線

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• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107834180A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 林斌;劉澤泰;張穎;沈少東;魏昕煜;鄭萍;張培濤
• 申請（專利權）人: 廈門大學嘉庚學院
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q21/24
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,薛金才

技術領域

本發(fā)明屬于天線領域，具體涉及一種用于移動數(shù)字電視的陣列分形石墨烯天線。

背景技術

移動數(shù)字電視是移動互聯(lián)網(wǎng)時代的全新技術，可以實現(xiàn)在各種快速行駛的車輛中收看數(shù)字電視，并通過數(shù)字電視渠道開展視頻點播、電視購物、宣傳推廣、遠程咨詢、互動游戲等業(yè)務。移動數(shù)字電視已覆蓋了全國多個主要城市，在公共交通工具和私人汽車上已廣泛使用，成為公認的具有較大影響力的新興媒體。

天線設計及制造技術是移動數(shù)字電視系統(tǒng)的核心關鍵技術之一，天線的性能極大地影響了移動數(shù)字電視系統(tǒng)的工作性能及應用領域。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的頻段劃分，基于衛(wèi)星傳輸?shù)囊苿訑?shù)字電視頻段為11.700～12.200 GHz。移動數(shù)字電視天線必須完全覆蓋11.700～12.200 GHz頻段，并滿足移動數(shù)字電視系統(tǒng)信號穩(wěn)定、接收迅速、畫面清晰、移動性強等要求。移動數(shù)字電視系統(tǒng)主要應用于各種車輛，其工作環(huán)境較為復雜，在多種不可預知的惡劣環(huán)境下工作的幾率較高，這就要求移動數(shù)字電視天線具有優(yōu)良的物理機械性能，有較好的耐腐蝕性能，有較好的耐高、低溫性能，在戶外工作環(huán)境下具有穩(wěn)定可靠的工作性能。

生長樹分形偶極子天線是一種基于生長樹分形結構的偶極子天線，具有分形結構的自相似性，每“生長”一次，在高頻段就會多一個諧振頻點，一個天線的多個較為接近的工作頻段彼此疊加，可以獲得較大的工作頻段。以生長樹分形偶極子天線作為陣元天線，按照矩形陣列結構排列組成天線陣列，可以在保留較大工作帶寬的同時，讓陣元天線的輻射相疊加，增強天線的輻射強度。

聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene Terephthalate, PET）薄膜基質(zhì)是一種性能非常穩(wěn)定的天線基質(zhì)材料，可以耐油、耐稀酸、耐稀堿，耐大多數(shù)溶劑，可在-70℃到150℃的溫度范圍內(nèi)正常工作，且高、低溫時對其機械性能影響很小。使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜基質(zhì)作為天線基質(zhì)材料，可以保證天線在各種惡劣環(huán)境下都具有穩(wěn)定的工作性能。

石墨烯導電墨水是由石墨烯導電填料、粘合劑、溶劑組成的高性能導電墨水。石墨烯是由碳原子組成的單層石墨，具有非常好的導熱性、電導性、透光性，而且具有高強度、超輕薄、超大表面積等特性。石墨烯具有很高的電子遷移率，能夠容納強度很高的射頻電流，以石墨烯作為導電填料制成的導電墨水，比傳統(tǒng)的金屬導電填料墨水質(zhì)量更輕、成本更低、電導率更高、耐熱性更好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種小尺寸、寬頻帶，具有優(yōu)良的物理機械性能，在戶外工作環(huán)境下具有穩(wěn)定可靠的工作性能，能夠完全覆蓋移動數(shù)字電視11.700～12.200 GHz工作頻段，有較大性能冗余的用于移動數(shù)字電視的陣列分形石墨烯天線。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種用于移動數(shù)字電視的陣列分形石墨烯天線，其包括薄膜基質(zhì)和貼覆在該薄膜基質(zhì)正面上的生長樹分形陣列輻射貼片，所述生長樹分形陣列輻射貼片由生長樹分形偶極子小天線按照矩形陣列結構排列組成的天線陣列。

在本發(fā)明一實施例中，所述生長樹分形偶極子小天線由相互對稱的一對偶極子臂構成；偶極子臂之間的對稱中心線上開設有斷開間隙；每個偶極子臂由饋電點和生長樹分形輻射結構所組成；在斷開間隙的兩側設有饋電點。

進一步的，所述生長樹分形輻射結構使用至少3階的生長樹分形結構。

在本發(fā)明一實施例中，所述生長樹分形陣列輻射貼片使用矩形陣列結構作為基本陣列排布結構。

進一步的，所述基本陣列排布結構至少包括8行8列共64個生長樹分形偶極子小天線。

在本發(fā)明一實施例中，所述薄膜基質(zhì)為聚對苯二甲酸乙二酯薄膜基質(zhì)。

在本發(fā)明一實施例中，所述薄膜基質(zhì)的形狀為矩形。

在本發(fā)明一實施例中，所述薄膜基質(zhì)由至少8行8列共64個小區(qū)域組成。

進一步的，每個薄膜基質(zhì)小區(qū)域的相對介電常數(shù)沿著薄膜基質(zhì)長、寬兩個方向漸變；相對介電常數(shù)最小的小區(qū)域位于薄膜基質(zhì)左上角；相對介電常數(shù)最大的小區(qū)域位于薄膜基質(zhì)右下角；每個薄膜基質(zhì)小區(qū)域的相對介電常數(shù)按照從左到右、從上到下的順序逐漸增加，相鄰兩個薄膜基質(zhì)小區(qū)域的相對介電常數(shù)的差值為0.1。

在本發(fā)明一實施例中，所述天線輻射貼片由石墨烯導電墨水印制而成。