CN107546473A - 基于石墨烯的方向图可重构的天线 - Google Patents

基于石墨烯的方向图可重构的天线 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于石墨烯的方向图可重构的天线，包括设置在介质板上表面的激励源、两个寄生枝节贴片及一个偶极子天线，所述基于石墨烯的方向图可重构的天线关于第一中心轴线左右对称，并关于第二中心轴线上下对称，所述第一中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为垂直方向的连线，所述第二中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为水平方向的连线；两根寄生枝节贴片分别设置于所述第一中心轴线左右两端，所述两根寄生枝节贴片均与第二中心轴线垂直，所述偶极子天线设置于第一中心轴线上，且所述激励源设置于第一中心轴线及第二中心轴线的交点位置。本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线可以实现对方向图的重构。

Description

基于石墨烯的方向图可重构的天线
技术领域
本发明涉及太赫兹通信技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯的方向图可重构的天线。
背景技术
近年来，随着卫星导航、卫星通信的快速发展和广泛应用，天线作为这些系统的前端设备，其性能指标的优劣，对于卫星通信手持终端和射频识别读卡设备的性能起着极其重要的作用。然而，现有的天线采用金属贴片的方式进行方向重构，由于金属光电效率低，需要庞大的馈电网络设计才能实现天线方向图可重构。因此，有必要设计一种基于石墨烯的方向图可重构的天线，利用石墨烯优异的光电效率来实现天线的方向图可重构，降低馈电网络的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的方向图可重构的天线，旨在解决现有技术中的无法实现基于石墨烯元件对方向图上进行重构的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于石墨烯的方向图可重构的天线，包括设置在介质板上表面的激励源、两个寄生枝节贴片及一个偶极子天线，其中：
所述基于石墨烯的方向图可重构的天线关于第一中心轴线左右对称，并关于第二中心轴线上下对称，所述第一中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为垂直方向的连线，所述第二中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为水平方向的连线；
两根寄生枝节贴片分别设置于所述第一中心轴线左右两端，所述两根寄生枝节贴片均与第二中心轴线垂直，所述偶极子天线设置于第一中心轴线上，且所述激励源设置于第一中心轴线及第二中心轴线的交点位置；
每个寄生枝节贴片包括一根条形金属贴片及两个第一石墨烯贴片，每根条形金属贴片由两个第一石墨烯贴片分割为三段；及
所述偶极子天线包括两根梯形金属贴片及两根第二石墨烯贴片，其中，每根梯形金属贴片的上底与一根第二石墨烯贴片的一端连接，每根第二石墨烯贴片的另一端均连接至激励源。
优选的，所述介质板的厚度为1μm及介电常数为3.8，所述介质板为圆形的透明玻璃基板。
优选的，每根条形金属贴片的头尾两段的长度相等。
优选的，所述两根寄生枝节贴片与所述第一中心轴线的距离相等。
优选的，所述梯形金属贴片为等腰梯形结构，所述梯形金属贴片的上底的宽度与所述第二石墨烯贴片的宽度相等。
优选的，所述第一石墨烯贴片的高度与所述第二石墨烯贴片的高度相等。
优选的，所述梯形金属贴片的上底的宽度为W1、下底为W2、高度为L1，所述第一石墨烯贴片的高度为W3、宽度为W4，所述条形金属贴片的宽度为W4、高度为2×W3+2×L3+L2，所述第二石墨烯贴片的宽度为W1、高度为W3，每根寄生枝节贴片与激励源之间的距离为L4，其中，W1为2微米、W2为6微米、W3为1.6微米、W4为2微米、L1为22微米、L2为28.4微米、L3为21.2微米及L4为14.9微米。
相较于现有技术，本发明所述基于石墨烯的方向图可重构的天线通过左右两个寄生枝节贴片中的第一石墨烯贴片上化学势的变化，可以实现对方向图的重构，有利于通信系统在信号接收或发射时方向的切换。
附图说明
图1是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线优选实施例的结构示意图。
图2是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时反射系数的S参数结果示意图。
图3是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时的XOY面的方向示意图。
图4是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时的YOZ面的方向示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。
参考图1所示，图1是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线优选实施例的结构示意图。
在本实施例中，所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1包括设置在介质板10上表面的激励源14、两个寄生枝节贴片20及一个偶极子天线30。
所述介质板10的厚度为1μm，介电常数为3.8。所述介质板10为透明玻璃基板，其中，介质板10的上表面设置有金属及石墨烯混合形式的单层结构。在本实施例中，所述介质板10为圆形结构。
所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1关于第一中心轴线(图1中的ab线)左右对称，并关于第二中心轴线(图1中的cd线)上下对称。所述第一中心轴线为所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1中穿过介质板10的圆心且方向为垂直方向的连线(即图1中的线a-b)，所述第二中心轴线为所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1中穿过介质板10的圆心且方向为水平方向的连线(即图1中的线c-d)，第一中心轴线与第二中心轴线相互垂直。
所述每个寄生枝节贴片20为金属及石墨烯混合形式结构，其中，每个寄生枝节贴片20包括一根条形金属贴片11及两个第一石墨烯贴片13，每根条形金属贴片11由两个第一石墨烯贴片13分割为三段，其中，每根条形金属贴片11的头尾两段的长度相等。两根寄生枝节贴片20分别设置于所述第一中心轴线左右两端，所述两根寄生枝节贴片20均与第二中心轴线垂直，且所述两根寄生枝节贴片20与所述第一中心轴线的距离相等。
所述偶极子天线30为金属及石墨烯混合形式结构。所述偶极子天线30包括两根梯形金属贴片12(即等腰梯形金属贴片)及两根第二石墨烯贴片15，其中，每根梯形金属贴片12的上底与一根第二石墨烯贴片15的一端连接，每根第二石墨烯贴片15的另一端均连接至激励源14。所述偶极子天线30设置于第一中心轴线上，且所述激励源14设置于第一中心轴线及第二中心轴线的交点位置(即介质板10的圆心位置)。
需要说明的是，所述第一中心轴线及第二中心轴线在所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1并不是金属构成的部件，而是为了生产或设计的时候，方便用户将所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1上的元件(例如，激励源14、两个寄生枝节贴片20及一个偶极子天线30)关于第一中心轴线左右对称并关于第二中心轴线上下对称。当所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1工作时，所述中心轴线并不会参与信号接收等任何操作。在本实施例中，所述第一中心轴线及第二中心轴线是为了方便描述基于石墨烯的方向图可重构的天线1的左右及上下对称结构。进一步地，放了方便说明，图1中还设置有XYZ坐标系，从图1可以看出，图1为XY平面的截面图。
在本实施例中，所述梯形金属贴片12的上底的宽度为W1、下底的宽度为W2、高度为L1，所述第一石墨烯贴片13的高度为W3、宽度为W4，所述条形金属贴片11的宽度为W3、高度为2×W3+2×L3+L2之和(其中，L3为条形金属贴片11头尾两段中每一段的长度，L2为条形金属贴片11中去除头尾两段及第一石墨烯贴片13后剩余的长度)。
进一步地，所述第二石墨烯贴片15的宽度为W1(即与所述梯形金属贴片12的上底的宽度相等)、高度为W3(即与所述第一石墨烯贴片13的高度相等)。此外，每根寄生枝节贴片20与激励源14之间的距离为L4。
在本实施例中，W1为2微米、W2为6微米、W3为1.6微米、W4为2微米、L1为22微米、L2为28.4微米、L3为21.2微米及L4为14.9微米。
本发明实施例由于采用石墨烯贴片12，运用了石墨烯优异的电光效应，只需要相对低的电场给石墨烯产生低的化学势(低至电子伏特为单位)，就可以实现天线的方向图的动态调整。
当所述基于石墨烯的方向图可重构的天线1与其它通信装置连接时，通过调节第一石墨烯贴片13及第二石墨烯贴片15的化学势来调节信号传输过程中损耗，具体地说，当赋予第一石墨烯贴片13及第二石墨烯贴片15的化学势改变时，第一石墨烯贴片13及第二石墨烯贴片15的电导率也改变，通过电导率的改变来调节信号传输过程中损耗，进而影响金属贴片的下截止频率。
本发明所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线1，通过在第一石墨烯贴片13及第二石墨烯贴片15上加不同的化学势，可以实现调节信号传输过程中的阻抗和电抗，有利于系统和器件的阻抗匹配。需要说明的是，通过对所述第一石墨烯贴片13施加不同的电场(例如，距离每个第一石墨烯贴片13上方隔空设置能够产生电场的平行板，由平行板产生的电场赋予第一石墨烯贴片13上的化学势)，从而使得第一石墨烯贴片13上产生电压来实现赋予第一石墨烯贴片13的化学势，而第二石墨烯贴片15上可以直接通过激励源14进行馈电实现对所述第二石墨烯贴片15赋予不同的化学势。
图2是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时反射系数的S参数结果示意图；图3是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时的XOY面的方向示意图；图4是本发明基于石墨烯的方向图可重构的天线通过电磁仿真软件仿真时的YOZ面的方向示意图。
具体地说，当偶极子天线30上的第二石墨烯贴片15的化学势μc1设置为0.4eV，把图1中左边的第二石墨烯贴片13的化学势μc2设置为0.4eV，图1中右边的第二石墨烯贴片13的μc3设置为0eV，则左边的寄生枝节贴片20等效为一个引向器(化学势为0eV的第二石墨烯贴片13相当于让条形金属贴片11连通状态)，而右边的寄生枝节贴片20等效为一个反射器(化学势为0eV的第二石墨烯贴片13相当于让条形金属贴片11断开状态)，此时基于石墨烯的方向图可重构的天线1将朝第一方向(D)1辐射。当偶极子天线30上的第二石墨烯贴片15的化学势μc1设置为0.4eV，把图1中左边的第二石墨烯贴片13的化学势μc2设置为0eV，图1中右边的第二石墨烯贴片13的μc3为0.4eV，左边的寄生枝节贴片20等效为一个反射器，右边的寄生枝节贴片20等效为一个引向器，此时基于石墨烯的方向图可重构的天线1将朝第二方向(D)2辐射。
从图2可以看出基于石墨烯的方向图可重构的天线1在这两种情况(即第一方向辐射及第二方向辐射这两种情况)下的反射系数稳定(曲线趋于一致)。图3至4展示了基于石墨烯的方向图可重构的天线1在频率为3.73THz的方向图，其中图3与图4的方向图在两种情况下只是朝向不一样。也就是说，通过左右两个寄生枝节贴片20中的第一石墨烯贴片20上化学势的变化，可以实现对方向图进行重构(例如，第一方向及第二方向的转换)，有利于通信系统在信号接收或发射时方向的切换。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，包括设置在介质板上表面的激励源、两个寄生枝节贴片及一个偶极子天线，其中：
所述基于石墨烯的方向图可重构的天线关于第一中心轴线左右对称且关于第二中心轴线上下对称，所述第一中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为垂直方向的连线，所述第二中心轴线为穿过介质板的圆心且方向为水平方向的连线；
两根寄生枝节贴片分别设置于所述第一中心轴线左右两端，所述两根寄生枝节贴片均与第二中心轴线垂直，所述偶极子天线设置于第一中心轴线上，且所述激励源设置于第一中心轴线及第二中心轴线的交点位置；
每个寄生枝节贴片包括一根条形金属贴片及两个第一石墨烯贴片，每根条形金属贴片由两个第一石墨烯贴片分割为三段；及
所述偶极子天线包括两根梯形金属贴片及两根第二石墨烯贴片，其中，每根梯形金属贴片的上底与一根第二石墨烯贴片的一端连接，每根第二石墨烯贴片的另一端均连接至激励源。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，所述介质板的厚度为1μm及介电常数为3.8，所述介质板为圆形的透明玻璃基板。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，每根条形金属贴片的头尾两段的长度相等。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，所述两根寄生枝节贴片与所述第一中心轴线的距离相等。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，所述梯形金属贴片为等腰梯形结构，所述梯形金属贴片的上底的宽度与所述第二石墨烯贴片的宽度相等。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，所述第一石墨烯贴片的高度与所述第二石墨烯贴片的高度相等。
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯的方向图可重构的天线，其特征在于，所述梯形金属贴片的上底的宽度为W1、下底为W2、高度为L1，所述第一石墨烯贴片的高度为W3、宽度为W4，所述条形金属贴片的宽度为W4、高度为2×W3+2×L3+L2，所述第二石墨烯贴片的宽度为W1、高度为W3，每根寄生枝节贴片与激励源之间的距离为L4，其中，W1为2微米、W2为6微米、W3为1.6微米、W4为2微米、L1为22微米、L2为28.4微米、L3为21.2微米及L4为14.9微米。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109066074A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 华南理工大学 方向图可重构天线及通信设备
CN109193145A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种工作于uhf波段的印刷型光控方向图可重构八木天线
CN110275162A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 北京市市政工程研究院 地质探测雷达
CN110829011A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 厦门大学嘉庚学院 分形元蓝牙及超宽带定位信标天线系统
WO2020037662A1 (zh) * 2018-08-24 2020-02-27 深圳大学 偶极子天线阵列
CN111900541A (zh) * 2020-07-02 2020-11-06 江苏电子信息职业学院 一种识别区域可重构的uhf近场rfid阅读器天线
CN112467341A (zh) * 2020-11-10 2021-03-09 浙江中烟工业有限责任公司 一种基于石墨烯的频率可调谐车载天线
CN113381191A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 杭州电子科技大学 基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法
CN115332778A (zh) * 2022-09-14 2022-11-11 重庆大学 一种宽带圆极化电小栅格天线

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2887454A1 (fr) * 2013-12-20 2015-06-24 Alcatel- Lucent Shanghai Bell Co., Ltd Système d'antennes panneau à impact visuel réduit
CN104092013B (zh) * 2014-07-18 2016-04-27 桂林电子科技大学 基于石墨烯的频率可重构天线
CN105006652B (zh) * 2015-08-05 2018-04-17 西安电子科技大学 基于石墨烯复合结构频率选择表面的方向图可重构天线

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109066074A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 华南理工大学 方向图可重构天线及通信设备
CN109066074B (zh) * 2018-07-23 2023-11-17 华南理工大学 方向图可重构天线及通信设备
WO2020037662A1 (zh) * 2018-08-24 2020-02-27 深圳大学 偶极子天线阵列
CN109193145A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种工作于uhf波段的印刷型光控方向图可重构八木天线
CN110275162A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 北京市市政工程研究院 地质探测雷达
CN110829011A (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 厦门大学嘉庚学院 分形元蓝牙及超宽带定位信标天线系统
CN111900541A (zh) * 2020-07-02 2020-11-06 江苏电子信息职业学院 一种识别区域可重构的uhf近场rfid阅读器天线
CN112467341A (zh) * 2020-11-10 2021-03-09 浙江中烟工业有限责任公司 一种基于石墨烯的频率可调谐车载天线
CN113381191A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 杭州电子科技大学 基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法
CN113381191B (zh) * 2021-05-27 2022-04-29 杭州电子科技大学 基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法
CN115332778A (zh) * 2022-09-14 2022-11-11 重庆大学 一种宽带圆极化电小栅格天线
CN115332778B (zh) * 2022-09-14 2024-04-19 重庆大学 一种宽带圆极化电小栅格天线

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