CN105742795A - 一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 - Google Patents
一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105742795A CN105742795A CN201610210669.2A CN201610210669A CN105742795A CN 105742795 A CN105742795 A CN 105742795A CN 201610210669 A CN201610210669 A CN 201610210669A CN 105742795 A CN105742795 A CN 105742795A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- reflective array
- unit
- array antenna
- transparent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线,首先提出一种新型的采用石墨烯的反射阵相移单元,并利用该单元设计了一种毫米波反射阵天线。反射阵天线主要包含两个部分:作为馈源的角锥喇叭天线和包含多个相移单元的反射阵面。喇叭天线波束对反射阵面进行照射,反射阵面将波束聚焦。根据本发明所公开的反射阵天线具有阵面透明和高增益的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用石墨烯贴片单元的传输阵天线,属于天线技术领域。
背景技术
随着卫星通信、微波通信和航空航天技术的发展,高增益天线越来越受到重视。在高增益天线领域,反射阵天线具有抛物面天线和相控阵天线的优点,具体来说,具有以下优点:平面结构、易加工和高辐射效率。石墨烯作为一种新型材料由于其特殊的等离子激元模式在太赫兹频段被广泛研究,但是由于毫米波频段石墨烯的损耗大,该频段石墨烯的研究甚少。
发明内容
发明目的:为了实现反射阵面透明,并保持反射阵高增益和良好方向图的特性。本发明提供了一种新型的反射阵天线相移单元,以石墨烯代替金属,并利用其设计了一种毫米波反射阵天线。
技术方案:一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线,包括一个作为馈源的角锥喇叭天线和多个石墨烯单元组成的反射阵列;所述反射阵列包括3层,分别为:石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板,多个石墨烯贴片以阵列的形式排列且设在石英基板上,石英基板设在石墨烯地板,以一个石墨烯贴片为基本单元,每个石墨烯贴片及设在其下方的石英基板和石墨烯地板构成反射阵列的一个石墨烯单元;所述石墨烯贴片的形状为正方形,通过贴片尺寸的变化能够实现反射波相位的变化。其中,石墨烯可采用不同的化学势。
根据馈源角锥喇叭天线的入射波在反射阵表面的相位分布,可得到各个石墨烯贴片的大小,从而设计出反射阵。角锥喇叭天线对反射阵面进行的照射,反射阵面将波束聚焦,提高了增益。整个反射阵列的尺寸为27mm*26mm*0.15mm,整个反射阵天线的焦径比为f/D=0.65。
所述反射阵列是透明的,即石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板都是透明的。
所述反射阵列包括2808个石墨烯单元,2808个石墨烯单元呈54*52矩阵排列。
有益效果:与现有天线相比,本发明提供的采用石墨烯单元的透明反射阵天线具有透明的特性,因此可集成于透明的物体上,比如:车窗、屏幕等。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为石墨烯单元的结构示意图;
图3为石墨烯反射阵单元的相移曲线;
图4为石墨烯反射阵单元的损耗曲线;
图5为反射阵面相位补偿分布图;
图6为石墨烯反射阵与金属反射阵天线在频率140GHz的E面方向图;
图7为石墨烯反射阵与金属反射阵天线在频率140GHz的H面方向图;
图8为三种化学势下石墨烯反射阵天线与金属反射阵天线的110-170GHz增益曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示,采用石墨烯单元的透明反射阵天线,包括一个作为馈源的角锥喇叭天线1和2808个石墨烯单元组成的反射阵列2,反射阵列2包括3层,石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板。2808个石墨烯贴片以54*52阵列的形式排列且设在石英基板上,石英基板设在石墨烯地板,以一个石墨烯贴片为基本单元,每个石墨烯贴片及设在其下方的石英基板和石墨烯地板构成反射阵列2的一个石墨烯单元;石墨烯贴片的形状为正方形,通过贴片尺寸的变化能够实现反射波相位的变化。其中,石墨烯可采用不同的化学势。其中,石墨烯的化学势采用μc=0.5,1.0,2.0eV。
角锥喇叭天线1对反射阵面进行照射,反射阵面将波束聚焦。整个反射阵列2的尺寸为27mm×26mm×0.15mm,整个反射阵天线的焦径比为f/D=0.65。
反射阵列是透明的,即石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板都是透明的。
如图2所示,每个石墨烯单元的周期长度为p=0.5mm,石墨烯贴片的形状正方形,通过改变其边长a实现反射相移的变化,石英基板的厚度为h=0.15mm。
当a从0.05mm变化至0.45mm,石墨烯单元相应的相位响应曲线如图3所示。根据馈源角锥喇叭天线1的入射波在反射阵表面的相位分布,如图5结合图3可得到各个单元贴片的大小,从而设计出反射阵。石墨烯单元相应的相位响应曲线如图4所示。随着化学势的提升,反射损耗降低。
图5和图6给出了石墨烯反射阵(μc=1.0eV)与金属反射阵天线的辐射方向对比图。可以看出,在140GHz时,天线方向图H面的第一副瓣电平为-21.3dB,E面的第一副瓣电平为-24.8dB,与金属反射阵的第一副瓣电平相差无几。图7给出了该反射阵天线在化学势μc=0.5,1.0,2.0eV条件下与金属反射阵天线的增益曲线。可以看出,在147.5GHz时,天线的最大增益分别为27.5,28.5,29.2,29.8dBi。四个天线的-1dB相对增益带宽基本一致,都为15.3%。
Claims (6)
1.一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:包括一个作为馈源的角锥喇叭天线和多个石墨烯单元组成的反射阵列;所述反射阵列包括3层,分别为:石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板,多个石墨烯贴片以阵列的形式排列且设在石英基板上,石英基板设在石墨烯地板,以一个石墨烯贴片为基本单元,每个石墨烯贴片及设在其下方的石英基板和石墨烯地板构成反射阵列的一个石墨烯单元;所述石墨烯贴片的形状为正方形,通过贴片尺寸的变化能够实现反射波相位的变化。
2.如权利要求1所述的采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:根据馈源角锥喇叭天线的入射波在反射阵表面的相位分布,可得到各个石墨烯贴片的大小,从而设计出反射阵。
3.如权利要求1所述的采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:整个反射阵列的尺寸为27mm*26mm*0.15mm,整个反射阵天线的焦径比为f/D=0.65。
4.如权利要求1所述的采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:所述反射阵列是透明的,即石墨烯贴片、石英基板、石墨烯地板都是透明的。
5.如权利要求1所述的采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:所述反射阵列包括2808个石墨烯单元,2808个石墨烯单元呈54*52矩阵排列。
6.如权利要求1所述的采用石墨烯单元的透明反射阵天线,其特征在于:石墨烯采用了特定的化学势。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610210669.2A CN105742795A (zh) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | 一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610210669.2A CN105742795A (zh) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | 一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105742795A true CN105742795A (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=56253769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610210669.2A Pending CN105742795A (zh) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | 一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105742795A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106249058A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-21 | 北京航空航天大学 | 一种全息反射阵紧缩场 |
CN106410423A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-15 | 南京奥依菲光电科技有限公司 | 一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法 |
CN106911001A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-30 | 南京邮电大学 | 一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵 |
CN107645062A (zh) * | 2017-07-31 | 2018-01-30 | 西安电子科技大学 | 一种采用石墨烯单元的单层双频圆极化反射阵天线 |
CN107819202A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-03-20 | 北京邮电大学 | 基于石墨烯的波束扫描反射天线阵列及波束扫描方法 |
CN108808258A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-13 | 黄山学院 | 一种宽带电磁诱导透明材料的单元结构及其调谐方法 |
CN109167159A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-08 | 上海交通大学 | 基于石墨烯贴片阵列结构的Fabry-Perot谐振天线 |
CN111071630A (zh) * | 2018-10-22 | 2020-04-28 | 上海海洋大学 | 一种微波作用元件、微波食品包装及其加工方法 |
CN111883932A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-03 | 西安电子科技大学 | 基于人工表面等离激元的低雷达散射截面反射阵天线 |
CN114665278A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-06-24 | 西安电子科技大学 | 基于人工磁导体阵列的石墨烯圆极化可穿戴天线 |
CN115360519A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 西安电子科技大学 | 基于微金属线结构的高透光率反射阵天线 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104134870A (zh) * | 2013-05-08 | 2014-11-05 | 中国空空导弹研究院 | 一种石墨烯微带天线及其制备方法 |
CN104330169A (zh) * | 2014-08-15 | 2015-02-04 | 中国空空导弹研究院 | 一种非制冷型毫米波/红外叠层探测器 |
WO2015082777A2 (fr) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | Buendia José | Transistor radio - actif par reception et emission radio d'informations |
CN105119046A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-02 | 合肥工业大学 | 一种紧凑型2.45GHz柔性可穿戴石墨烯天线 |
US20150369660A1 (en) * | 2013-01-29 | 2015-12-24 | The Trustees Of Columbia University In The City New York | System, method and computer-accessible medium for depth of field imaging for three-dimensional sensing utilizing a spatial light modulator microscope arrangement |
-
2016
- 2016-04-06 CN CN201610210669.2A patent/CN105742795A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150369660A1 (en) * | 2013-01-29 | 2015-12-24 | The Trustees Of Columbia University In The City New York | System, method and computer-accessible medium for depth of field imaging for three-dimensional sensing utilizing a spatial light modulator microscope arrangement |
CN104134870A (zh) * | 2013-05-08 | 2014-11-05 | 中国空空导弹研究院 | 一种石墨烯微带天线及其制备方法 |
WO2015082777A2 (fr) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | Buendia José | Transistor radio - actif par reception et emission radio d'informations |
CN104330169A (zh) * | 2014-08-15 | 2015-02-04 | 中国空空导弹研究院 | 一种非制冷型毫米波/红外叠层探测器 |
CN105119046A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-02 | 合肥工业大学 | 一种紧凑型2.45GHz柔性可穿戴石墨烯天线 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
EDUARDO CARRASCO等: ""Reflectarray Antenna at Terahertz Using Graphene"", 《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106249058A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-21 | 北京航空航天大学 | 一种全息反射阵紧缩场 |
CN106249058B (zh) * | 2016-07-28 | 2019-01-25 | 北京航空航天大学 | 一种全息反射阵紧缩场 |
CN106410423A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-15 | 南京奥依菲光电科技有限公司 | 一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法 |
CN106911001B (zh) * | 2017-02-09 | 2019-10-22 | 南京邮电大学 | 一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵 |
CN106911001A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-06-30 | 南京邮电大学 | 一种动态多频多波束空间任意扫描反射阵 |
CN107645062A (zh) * | 2017-07-31 | 2018-01-30 | 西安电子科技大学 | 一种采用石墨烯单元的单层双频圆极化反射阵天线 |
CN107819202A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-03-20 | 北京邮电大学 | 基于石墨烯的波束扫描反射天线阵列及波束扫描方法 |
CN108808258A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-13 | 黄山学院 | 一种宽带电磁诱导透明材料的单元结构及其调谐方法 |
CN109167159A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-08 | 上海交通大学 | 基于石墨烯贴片阵列结构的Fabry-Perot谐振天线 |
CN111071630A (zh) * | 2018-10-22 | 2020-04-28 | 上海海洋大学 | 一种微波作用元件、微波食品包装及其加工方法 |
CN111883932A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-03 | 西安电子科技大学 | 基于人工表面等离激元的低雷达散射截面反射阵天线 |
CN114665278A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-06-24 | 西安电子科技大学 | 基于人工磁导体阵列的石墨烯圆极化可穿戴天线 |
CN114665278B (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-20 | 西安电子科技大学 | 基于人工磁导体阵列的石墨烯圆极化可穿戴天线 |
CN115360519A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-18 | 西安电子科技大学 | 基于微金属线结构的高透光率反射阵天线 |
CN115360519B (zh) * | 2022-07-29 | 2024-02-06 | 西安电子科技大学 | 基于微金属线结构的高透光率反射阵天线 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105742795A (zh) | 一种采用石墨烯单元的透明反射阵天线 | |
Dadgarpour et al. | Millimeter-wave high-gain SIW end-fire bow-tie antenna | |
Abadi et al. | Ultra-wideband, true-time-delay reflectarray antennas using ground-plane-backed, miniaturized-element frequency selective surfaces | |
CN112310649B (zh) | 基于电磁超材料加载的超低剖面低散射超宽带相控阵 | |
CN112701495B (zh) | 基于强耦合效应的锥台载二维共形低散射超宽带相控阵 | |
CN107611575B (zh) | 一种基于表面波波导与超表面吸收器复合结构的端射天线 | |
CN105098345B (zh) | 一种采用双谐振相移单元的宽带反射阵天线 | |
CN105514622A (zh) | 一种四频微带反射阵列天线 | |
CN109728440A (zh) | 一种基于收发结构形式的平面宽带透镜天线 | |
CN210443662U (zh) | 新型k波段高增益超材料微带天线 | |
CN214672983U (zh) | 基于单层开槽贴片单元的宽带反射阵列天线 | |
CN109742535A (zh) | 使用溅射板馈源的平面反射阵天线 | |
Ginting et al. | Proximity-coupled L-band patch array antenna fed by binomial power distribution | |
Kubacki et al. | A broadband left-handed metamaterial microstrip antenna with double-fractal layers | |
CN102780086A (zh) | 基于谐振环微结构阵列的新型双频贴片天线 | |
Raisanen et al. | Millimeter-wave antennas for 5G | |
Ikonen et al. | Compact directive antennas with a wire‐medium artificial lens | |
CN105703082A (zh) | 一种采用石墨烯贴片单元的透明传输阵天线 | |
KR102123976B1 (ko) | 일차원 전자기 밴드갭 접지 구조를 구비하는 안테나 장치 | |
Ying et al. | Design and application of Vivaldi antenna array | |
Lin et al. | A review of zero index metamaterial | |
Bodur et al. | A novel reflectarray antenna combined with double layer FSS for RCS reduction | |
Kolitsidas et al. | Rectangular vs. equilateral triangular lattice comparison in a T-slot loaded strongly coupled dipole array | |
CN112688056B (zh) | 超材料结构及具有其的微带天线 | |
Aghwariya | Dual director microstrip planar yagi-uda antenna for x-band |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160706 |