[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬可重構(gòu)天線和天線陣列

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810905034.3
• 申請(qǐng)日: 2018-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN110828981A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;劉靜;鄧中山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q5/321;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種液態(tài)金屬可重構(gòu)天線和天線陣列。液態(tài)金屬可重構(gòu)天線包括相互連通的第一天線管和第二天線管，每個(gè)天線管內(nèi)均設(shè)置活塞以及活塞桿，活塞桿可帶動(dòng)活塞沿天線管的軸向運(yùn)動(dòng)，第一天線管和第二天線管內(nèi)注滿液態(tài)金屬。本發(fā)明通過移動(dòng)活塞桿帶動(dòng)活塞沿天線管的軸向運(yùn)動(dòng)，改變第一天線管和第二天線管中液態(tài)金屬的液面高度，實(shí)現(xiàn)對(duì)可重構(gòu)天線形態(tài)的連續(xù)重構(gòu)。同時(shí)第二天線管橫截面積大于第一天線管的橫截面積，因此第一天線管的液面變化更加顯著，可以實(shí)現(xiàn)天線形態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控，極大地拓寬了天線的工作頻帶。該可重構(gòu)天線兩端密封，避免了傾斜時(shí)液態(tài)金屬的泄露，增加了環(huán)境適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種液態(tài)金屬可重構(gòu)天線和天線陣列。

背景技術(shù)

在無線通信領(lǐng)域中，天線作為一種發(fā)射或接收電磁波的部件，廣泛地運(yùn)用于無線電通信、廣播、電視、導(dǎo)航、雷達(dá)和測(cè)控等工程系統(tǒng)中。隨著科技進(jìn)步和人們生活水平的提高，通信系統(tǒng)的用戶和需求激增，使得無線通信系統(tǒng)向大容量、多功能、超寬帶的方向發(fā)展。這促使同一平臺(tái)上的天線數(shù)量不斷增加，使得整個(gè)通信系統(tǒng)的尺寸偏大、質(zhì)量加重，同時(shí)天線密度的增加還導(dǎo)致天線之間的電磁干擾嚴(yán)重，通信系統(tǒng)的整體性能下降。一方面，天線需要工作在多個(gè)頻段，實(shí)現(xiàn)多功能、多工作模式的信號(hào)傳輸；另一方面，天線還必須考慮小型化、輕質(zhì)量、低成本以及良好的電磁兼容等問題。上述矛盾的出現(xiàn)，成為制約無線通信系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸?？芍貥?gòu)天線概念的提出，很好的解決了上述問題。可重構(gòu)天線旨在采用一個(gè)天線來實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的功能，以滿足多種多樣的系統(tǒng)需求和適應(yīng)復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境。

目前，可重構(gòu)天線通常采用微機(jī)電控制系統(tǒng)或PIN二極管等開關(guān)元件來切換選擇天線的不同工作結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)天線多種工作模式的選擇。然而，這些控制元件的控制狀態(tài)較為簡(jiǎn)單，只能在局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行天線孔徑進(jìn)行重新構(gòu)建，重構(gòu)能力有限。另外，這些控制元件會(huì)引入較強(qiáng)的非線性效應(yīng)，影響天線收發(fā)靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便的液態(tài)金屬可重構(gòu)天線，以解決現(xiàn)有可重構(gòu)天線重構(gòu)能力有限、收發(fā)靈敏度低的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述液態(tài)金屬可重構(gòu)天線的天線陣列，以滿足多個(gè)天線分別重構(gòu)的需求。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬可重構(gòu)天線，包括相互連通的第一天線管和第二天線管，所述第二天線管的橫截面積大于所述第一天線管的橫截面積；所述第一天線管內(nèi)設(shè)置有與其內(nèi)表面密封滑動(dòng)配合的第一活塞，所述第一活塞連接于第一活塞桿，所述第一活塞桿可帶動(dòng)所述第一活塞沿所述第一天線管的軸向運(yùn)動(dòng)；所述第二天線管內(nèi)設(shè)置有與其內(nèi)表面密封滑動(dòng)配合的第二活塞，所述第二活塞連接有第二活塞桿，所述第二活塞桿可帶動(dòng)所述第二活塞沿所述第二天線管的軸向運(yùn)動(dòng)；所述第一天線管、所述第一活塞、所述第二天線管和所述第二活塞之間形成的封閉空腔內(nèi)注滿液態(tài)金屬；所述第二活塞上設(shè)有用于連接所述液態(tài)金屬和饋線的饋線接頭。

其中，所述第一活塞桿和所述第二活塞桿均與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述第一活塞桿和所述第二活塞桿同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一活塞桿連接所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二活塞桿連接所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于所述第一天線管或所述第二天線管上。

其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接控制器，所述控制器用于控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使得所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述第一活塞桿和所述第二活塞桿按預(yù)設(shè)程序運(yùn)動(dòng)。

其中，所述第一天線管上設(shè)置第一限位塊，以使得所述第一活塞桿沿所述第一天線管的軸向運(yùn)動(dòng)；所述第二天線管上設(shè)置第二限位塊，以使得所述第二活塞桿沿所述第二天線管的軸向運(yùn)動(dòng)。