CN105024167A - 基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线 - Google Patents

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张继涛
金鹏
王健
于海超
林杰
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Abstract

本发明基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线属于微带天线技术领域；该微带天线包括平行配置的介质板和接地板，所述介质板侧壁设置有微带天线贴片，介质板和接地板中间设置有腔体支撑体，腔体支撑体、介质板和接地板形成夹腔，所述夹腔装有液体介质和气体介质；在夹腔外部，设置有连续可逆调节的驱动装置，所述驱动装置装有液体介质，驱动装置内部的液体介质与夹腔里的液体介质通过管道连通，驱动装置用于调节夹腔内液体介质的体积；由于本发明微带天线在夹腔内部增加液体介质，并且在夹腔外部，设置有与夹腔互通的连续可逆调节的驱动装置，用于调节夹腔内液体介质的体积，因此同单纯气体介质驱动技术相比，能够实现频率大范围连续可逆调节。

Description

基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线
技术领域
本发明基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线属于微带天线技术领域。
背景技术
微带天线因体积小、重量轻、可与载体共形等优点，使其在移动通信等领域具有广泛的用途。而在现代机载通讯和星载雷达领域，对大范围可逆调节的频率可重构微带天线的需求越来越大。
杂志《Journal of Micromechanics and Microengineering》在2006年第16期第2389-2395页“Polydimethylsiloxane membranes for millimeter-wave planar ultra flexible antennas”一文公开了一种具有夹腔结构的微带天线，在此基础上，杂志《IEEE Antennas and Wireless PropagationLetters》在2010年第9期第1131-1134页“A Millimeter-Wave Inflatable Frequency-AgileElastomeric Antenna”一文公开了一种微带天线，通过改变夹腔中空气的体积实现微带天线频率连续调节，调节范围约8％，在很多场合仍然不能满足频率大范围调节的技术需求。
发明内容
针对现有微带天线频率调节范围小的问题，本发明公开了一种基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，该天线能够实现55％的频率调节范围，适用范围广。
本发明的目的是这样实现的：
基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，包括平行配置的介质板和接地板，所述介质板侧壁设置有微带天线贴片，介质板和接地板中间设置有腔体支撑体，腔体支撑体、介质板和接地板形成夹腔，所述夹腔装有液体介质和气体介质；在夹腔外部，设置有连续可逆调节的驱动装置，所述驱动装置装有液体介质，驱动装置内部的液体介质与夹腔里的液体介质通过管道连通，驱动装置用于调节夹腔内液体介质的体积。
上述基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，夹腔内液体介质的体积变化按照以下三种方式中的一种进行：
方式一、液体介质的宽度和高度不变，长度变化；
方式二、液体介质的长度和高度不变，宽度变化；
方式三、液体介质的长度和宽度不变，高度变化；
其中，长度、宽度、和高度是液体介质的表征参数，长度方向与微带天线的非辐射边平行，宽度方向与微带天线的辐射边平行，高度方向与微带天线的非辐射边和辐射边均垂直。
上述基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，夹腔结构中驱动的液态介质为液态金属或液态非金属。
有益效果：
第一、同传统技术相比，由于在夹腔内部增加液体介质，并且在夹腔外部，设置有与夹腔互通的驱动装置，用于调节夹腔内液体介质的体积，因此同单纯气体介质驱动技术相比，能够实现频率大范围调节。
第二、由于驱动装置能够连续可逆调节，因此微带天线的频率也能够连续可逆调节。
附图说明
图1是本发明基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线的结构示意图。
图2是长度变化时的微带天线姿态示意图。
图3是宽度变化时的微带天线姿态示意图。
图4是高度变化时的微带天线姿态示意图。
图中：1微带天线贴片、2介质板、3腔体支撑体、4接地板、5液体介质、6气体介质、7驱动装置、8管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。
具体实施例一
本发明的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，结构示意图如图1所示。该微带天线包括平行配置的介质板2和接地板4，所述介质板2侧壁设置有微带天线贴片1，介质板2和接地板4中间设置有腔体支撑体3，腔体支撑体3、介质板2和接地板4形成夹腔，所述夹腔装有液体介质5和气体介质6；在夹腔外部，设置有连续可逆调节的驱动装置7，所述驱动装置7装有液体介质5，驱动装置7内部的液体介质5与夹腔里的液体介质5通过管道8连通，驱动装置7用于调节夹腔内液体介质5的体积。
具体实施例二
本发明的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，在具体实施例一的基础上，进一步限定微带天线的摆放方式如图2所示。此时，夹腔内液体介质5的体积变化按照以下方式进行：液体介质5的宽度和高度不变，长度变化；这种变化方式，微带天线只有一个谐振点。
具体实施例三
本发明的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，在具体实施例一的基础上，进一步限定微带天线的摆放方式如图3所示。此时，夹腔内液体介质5的体积变化按照以下方式进行：液体介质5的长度和高度不变，宽度变化；这种变化方式，微带天线具有两个谐振点，频比范围为1.6至1.9。
具体实施例四
本发明的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，在具体实施例一的基础上，进一步限定微带天线的摆放方式如图4所示。此时，夹腔内液体介质5的体积变化按照以下方式进行：液体介质5的长度和宽度不变，高度变化；这种变化方式，微带天线只有一个谐振点。
在具体实施例二、具体实施例三和具体实施例四中，长度、宽度、和高度是液体介质5的表征参数，长度方向与微带天线的非辐射边平行，宽度方向与微带天线的辐射边平行，高度方向与微带天线的非辐射边和辐射边均垂直。
从具体实施例二、具体实施例三和具体实施例四可知，只需要改变微带天线的摆放方向，而无需改变天线结构，就能够实现单双频点切换，变换方式简单，使一个天线具有两种功能。
在以上四个实施例中，夹腔结构中驱动的液态介质5有两种选择，
第一种选择为液态金属，由于液态金属具有良好的电磁反射性能，因此可以等效为接地板，由于液态金属具有流动性，因此改变液态金属体积，相当于改变接地板的位置，而液态金属具有低相变温度，因此固液态转变容易，在固态状态下，不仅能提高天线抗破坏能力，而且天线频率不随天线工作姿态变化。
第二种选择为液态非金属，由于液态非金属的介电常数范围大，可以从1.2至85之间任意选择，因此在天线实际应用中，可以根据实际天线性能需要，方便、灵活地更换夹腔中的液体介质5的种类，实现天线频率可调范围在10％-55％之间变化。

Claims (3)

1.基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，其特征在于，包括平行配置的介质板(2)和接地板(4)，所述介质板(2)侧壁设置有微带天线贴片(1)，介质板(2)和接地板(4)中间设置有腔体支撑体(3)，腔体支撑体(3)、介质板(2)和接地板(4)形成夹腔，所述夹腔装有液体介质(5)和气体介质(6)；在夹腔外部，设置有连续可逆调节的驱动装置(7)，所述驱动装置(7)装有液体介质(5)，驱动装置(7)内部的液体介质(5)与夹腔里的液体介质(5)通过管道(8)连通，驱动装置(7)用于调节夹腔内液体介质(5)的体积。
2.根据权利要求1所述的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，其特征在于，夹腔内液体介质(5)的体积变化按照以下三种方式中的一种进行：
方式一、液体介质(5)的宽度和高度不变，长度变化；
方式二、液体介质(5)的长度和高度不变，宽度变化；
方式三、液体介质(5)的长度和宽度不变，高度变化；
其中，长度、宽度、和高度是液体介质(5)的表征参数，长度方向与微带天线的非辐射边平行，宽度方向与微带天线的辐射边平行，高度方向与微带天线的非辐射边和辐射边均垂直。
3.根据权利要求1和2所述的基于气液驱动的频率连续可逆重构的微带天线，其特征在于，夹腔结构中驱动的液态介质(5)为液态金属或液态非金属。
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