[發(fā)明專利]一種基于石墨烯的光載微波天線

有效

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• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112490644B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏良平;曾夢婷;張滿;涂紅;黨隨虎;杜春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 長江師范學(xué)院
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q5/28;H01Q5/307;H01Q9/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發(fā)明提供了一種基于石墨烯的光載微波天線，由金屬接地板、絕緣介質(zhì)層、金屬結(jié)構(gòu)層、石墨烯薄膜貼片和光波導(dǎo)構(gòu)成，金屬結(jié)構(gòu)層包括微帶連接線、阻抗匹配傳輸線和輻射貼片。所述天線在信號光照射石墨烯貼片時，石墨烯的電導(dǎo)率隨信號光強度而改變，從而實現(xiàn)將光信號轉(zhuǎn)換成微波輻射信號。本發(fā)明的天線利用石墨烯光可調(diào)特性，結(jié)合石墨烯的高電子遷移率以及金屬天線結(jié)構(gòu)的共振性質(zhì)，無需光電信號轉(zhuǎn)換，即可將光信號直接轉(zhuǎn)換成微波信號，硬件結(jié)構(gòu)簡單，速度快、尺寸小、可應(yīng)用于高速無線通訊方面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯的光載微波天線。

背景技術(shù)

天線是整個通信系統(tǒng)中唯一與周圍環(huán)境有耦合關(guān)系的設(shè)備，無線通信適用于基站與終端間的信息傳輸，通常為將傳輸線中的電信號轉(zhuǎn)換成空間中輻射的電磁波，或者是將空間的電磁波轉(zhuǎn)換成傳輸線中的電信號。5G等移動通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超人們的預(yù)期，光通信適合于長距離信息傳輸，將光信號轉(zhuǎn)換成無線的微波信號是通信技術(shù)的必經(jīng)步驟。

傳統(tǒng)的光信號轉(zhuǎn)換成微波信號的過程較為復(fù)雜，需要首先通過光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再對電信號進(jìn)行放大、數(shù)電處理等，最后再利用電信號控制微波的發(fā)射，形成無線傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘枴鹘y(tǒng)的光通信天線不僅傳輸過程較為復(fù)雜，而且需要的硬件較多、成本高。

石墨烯是一種在全電磁波段均可響應(yīng)的薄膜材料，根據(jù)目前關(guān)于石墨烯全光調(diào)控方面的研究可知，已經(jīng)實現(xiàn)高頻電磁波對低頻電磁波的調(diào)制。因此，如何將石墨烯用于光載微波天線，提高信號傳輸效率，并節(jié)省硬件和成本是本領(lǐng)域技術(shù)人員有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于石墨烯的光載微波天線，解決現(xiàn)有光載微波天線光信號轉(zhuǎn)換效率不高，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的問題。

實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于石墨烯的光載微波天線，包括金屬接地板、絕緣介質(zhì)基板、微帶連接線、阻抗匹配傳輸線、輻射貼片、石墨烯薄膜貼片以及光波導(dǎo)；其中，所述金屬接地板和絕緣介質(zhì)基板為相同大小的矩形，并貼合于一體；微帶連接線、阻抗匹配傳輸線、輻射貼片、石墨烯薄膜貼片依次連接，并設(shè)于絕緣介質(zhì)基板的上層；

所述微帶連接線為微帶線，一端與阻抗匹配傳輸線相連，另一端與載波饋源相連；所述輻射貼片為矩形，一邊端部設(shè)有石墨烯薄膜貼片，與石墨烯薄膜貼片相對的另一邊中部設(shè)有一個矩形槽，阻抗匹配傳輸線的另一端與輻射貼片矩形槽的中部相連；所述石墨烯薄膜貼片的兩端設(shè)有光波導(dǎo)。

進(jìn)一步，所述金屬接地板和絕緣介質(zhì)基板為相同大小的矩形，尺寸為L_1*W₁；所述微帶連接線的尺寸為L_3*W₃，阻抗匹配傳輸線的尺寸為L_4*W₄，輻射貼片的尺寸為L_5*W₅，矩形槽的尺寸為L_2*W₂，石墨烯薄膜貼片的尺寸為L_6*W₅；金屬接地板的厚度為t，中層為絕緣介質(zhì)基板的厚度為h；單位：mm；

其中，L_1*W₁的尺寸范圍為(25～35)×(20～30)；

L_3*W₃的尺寸范圍為(2.2～3.5)×(1.5～3.5)；

L_4*W₄的尺寸范圍為(8～10)×(0.4～0.65)；

L_5*W₅的尺寸范圍為(10～18)×(10～18)；

L_2*W₂的尺寸范圍為(2.5～4)×(0.8～2)；