[發(fā)明專利]一種基于液體金屬的極化、頻率可重構(gòu)天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110227145.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN112968277B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童美松;周怡;趙哿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q25/04
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本申請(qǐng)一種基于液體金屬的極化、頻率可重構(gòu)天線，該發(fā)明由基板、金屬貼片、3D打印軌道、同軸探針、管道和液體金屬鎵銦合金組成。FR4基板的上表面為中心有十字隙縫的圓型金屬貼片，3D打印軌道附著于貼片上方，通過管道將液體金屬注入軌道實(shí)現(xiàn)隙縫的長(zhǎng)度變化，從而調(diào)節(jié)天線的極化與工作頻率。實(shí)現(xiàn)了左旋極化、右旋極化和兩個(gè)正交的線極化之間的極化重構(gòu)。在圓極化模式下天線工作于1.86GHz?1.92GHz，增益可達(dá)到3.5dBi。在線極化模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)從1.82GHz到2GHz連續(xù)的頻率可調(diào)，增益可達(dá)到3.8dBi。利用液體金屬的流動(dòng)特性，該天線在極化上高度可調(diào)，同時(shí)在線極化模式下實(shí)現(xiàn)了頻率的連續(xù)可調(diào)，相比傳統(tǒng)材料的可重構(gòu)天線進(jìn)一步提高了可重構(gòu)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及可重構(gòu)天線領(lǐng)域，特別是基于液體金屬的可重構(gòu)天線。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，天線的運(yùn)用場(chǎng)景多且復(fù)雜。傳統(tǒng)天線由于固定的結(jié)構(gòu)和材料，往往只能工作于一種場(chǎng)景下，可適應(yīng)性不強(qiáng)。近年來，出現(xiàn)了越來越多可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)?？芍貥?gòu)天線突破了傳統(tǒng)天線運(yùn)用場(chǎng)景的局限性，單個(gè)天線結(jié)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)不同的工作頻率、極化模式和輻射方向，能夠根據(jù)不同的需求呈現(xiàn)不同的性質(zhì)。

可重構(gòu)天線常運(yùn)用二極管、射頻微機(jī)電系統(tǒng)等器件實(shí)現(xiàn)天線性能的可重構(gòu)，然而此類器件往往只有有限的狀態(tài)且位置固定，限制了天線可重構(gòu)過程的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種基于液體金屬的極化、頻率可重構(gòu)天線。利用液體金屬鎵銦合金的流動(dòng)特性，使得天線可重構(gòu)的狀態(tài)更加靈活。

基礎(chǔ)技術(shù)方案：

本申請(qǐng)不僅可以工作在左旋極化、右旋極化、兩種線極化四個(gè)不同的極化狀態(tài)。還在線極化模式下實(shí)現(xiàn)了工作頻率的連續(xù)可調(diào)。本申請(qǐng)涉及可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)、基于液體金屬的可重構(gòu)方法設(shè)計(jì)以及天線的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

實(shí)施例1技術(shù)方案

介基板1的厚度為3.5mm，寬度、長(zhǎng)度為65mm的FR4材料，其在1GHz下的介電常數(shù)為ε_r＝2.8，正切損耗為tanδ＝0.021。金屬貼片2半徑18.5mm，其正中心為寬度為2mm，長(zhǎng)度為21mm的兩個(gè)矩形垂直構(gòu)成的十字隙縫，貼片材料為銅，導(dǎo)電率為σ＝5.8×10⁷S/m。3D打印軌道3為Formlabs Clear SLA resin光敏樹脂材料，其1MHz下介電常數(shù)為ε_r＝3.9，正切損耗為tanδ＝0.03。其由兩個(gè)長(zhǎng)度44mm，寬度4mm，高度1.3mm的長(zhǎng)方體正交組成。其四條分枝下部分別有4個(gè)軌道，軌道寬度為2.5mm，長(zhǎng)度為9.7mm，高度為0.3mm，用以承載液體金屬。該3D打印軌道用光明膠附著于圓形貼片2之上，十字軌道與十字隙縫對(duì)齊。液體金屬6的長(zhǎng)度為1.5mm，寬度為2.5mm，高度為0.3mm，材料為鎵銦合金，其導(dǎo)電率為σ＝3.5×10⁶S/m。

實(shí)施例3技術(shù)方案

介基板1的厚度為3.5mm，寬度、長(zhǎng)度為65mm的FR4材料，其在1GHz下的介電常數(shù)為ε_r＝2.8，正切損耗為tanδ＝0.021。金屬貼片2半徑18.5mm，其正中心為寬度為2mm，長(zhǎng)度為21mm的兩個(gè)矩形垂直構(gòu)成的十字隙縫，貼片材料為銅，導(dǎo)電率為σ＝5.8×10⁷S/m。3D打印軌道3為Formlabs Clear SLA resin光敏樹脂材料，其1MHz下介電常數(shù)為ε_r＝3.9，正切損耗為tanδ＝0.03。其由兩個(gè)長(zhǎng)度44mm，寬度4mm，高度1.3mm的長(zhǎng)方體正交組成。其四條分枝下部分別有4個(gè)軌道，軌道寬度為2.5mm，長(zhǎng)度為9.7mm，高度為0.3mm，用以承載液體金屬。該3D打印軌道用光明膠附著于圓形貼片2之上，十字軌道與十字隙縫對(duì)齊。液體金屬6寬度為2.5mm，高度為0.3mm，材料為鎵銦合金，其導(dǎo)電率為σ＝3.5×10⁶S/m。其中較長(zhǎng)者的長(zhǎng)度為9.7mm。

附圖說明