CN110797629B - 一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线 - Google Patents

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Abstract

一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，包括：上层，包括太阳能电池片阵列，所述太阳能电池片阵列包括若干位于同一平面上且分别沿第一方向和第二方向分布的太阳能电池片，所述第一方向和所述第二方向互相垂直；下层，贴附于所述上层下方，包括位于同一平面的共面波导的地板和基于共面波导结构的偶极子馈电结构，所述地板上开设有一对缝隙，所述偶极子馈电结构包括一组平面对称振子，所述偶极子馈电结构设置于所述缝隙内，且所述平面对称振子一端与所述缝隙内设置的SMA接头的内导体相连而另一端与所述地板相连。本发明，通过采用基于共面波导的偶极子结构对阵列太阳能电池片馈电，结构简单、灵活性高、剖面低、易集成及价格低廉的优点。

Description

一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线
技术领域
本发明属于太阳能电池片天线技术领域，具体涉及一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线。
背景技术
目前国内外实现太阳能天线集成的方法主要分两类，第一类为缝隙太阳能天线，集成方式有两种：一种是在太阳能电池底电极上直接蚀刻缝隙当作天线，而电极本身就是天线的接地板；另一种是将缝隙天线放置在电池片之间的空隙，缝隙本身蚀刻在另外的载体上。相比之下，后一种技术制作过程相对简单，可以完全布置在狭小的缝隙中，其缺点是天线口面小，无法充分利用太阳能电池板的口面，天线需要单独加工，其成本并未降低。
第二类为太阳能电池用作反射板或者辐射贴片。将太阳能电池板作为反射板使用，可以有效使用太阳能电池板，提升太阳能电池板的利用率。但是上方的天线会对太阳能电池板造成一定的遮挡。为了保证透光率，通常将太阳能电池片作为贴片天线的辐射体，把天线和太阳能电池单元集成在一个结构体上，减少了制作工艺的复杂度，降低其制作成本，因此这类集成太阳能天线技术必定有广阔的应用前景。
以上是单个或少量太阳能电池片天线集成技术研究，除此之外，国内鲜有针对阵列太阳能天线的研究成果的报道。当太阳能天线向大规模阵列技术方向研究时，如何避免复杂且繁琐的馈电网络，是一个亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，包括：
上层，包括太阳能电池片阵列，所述太阳能电池片阵列包括若干位于同一平面上且分别沿第一方向和第二方向分布的太阳能电池片，所述第一方向和所述第二方向互相垂直，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片之间互相连接；
下层，贴附于所述上层下方，包括位于同一平面的共面波导的地板和基于共面波导结构的偶极子馈电结构，所述地板上开设有一对缝隙，所述偶极子馈电结构包括一组平面对称振子，所述偶极子馈电结构设置于所述缝隙内，且所述平面对称振子一端与所述缝隙内设置的SMA接头的内导体相连而另一端与所述地板相连。
优选地，所述上层还包括泡沫层，所述泡沫层贴附于所述太阳能电池片阵列下方。
优选地，所述泡沫层厚度为2mm。
优选地，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片之间用铜箔连接。
优选地，所述下层还包括塑料薄膜，所述地板和所述偶极子馈电结构贴附于所述塑料薄膜上。
优选地，所述缝隙为“工”字形。
优选地，所述地板由金属材质制成。
优选地，所述偶极子馈电结构包括一组2×2的平面对称振子。
优选地，所述平面对称振子的末端张开以增加所述阵列太阳能电池片天线的辐射场强。
本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，通过采用基于共面波导的偶极子结构对阵列太阳能电池片馈电，与常规的微带传输线需要建立复杂的功分器相比，有效地降低了阵列太阳能天线的损耗，提升了太阳能天线的工作效率，实现了良好的辐射性能。具有结构简单、灵活性高、剖面低、易集成及价格低廉的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的分层结构示意图；
图2是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的侧视示意图；
图3是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的上层结构示意图；
图4是图3的结构示意图；
图5是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的下层结构示意图；
图6是图5的结构示意图；
图7是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的仿真结果图；
图8是本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线的5.8GHz处方向示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-8，在本申请实施例中，本发明提供了一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，包括：上层10和下层20，下面对各部分进行详细描述。
如图1-6，在本申请实施例中，本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，包括：
上层10，包括太阳能电池片阵列11，所述太阳能电池片阵列11包括若干位于同一平面上且分别沿第一方向和第二方向分布的太阳能电池片12，所述第一方向和所述第二方向互相垂直，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片12之间互相连接；
下层20，贴附于所述上层10下方，包括位于同一平面的共面波导的地板21和基于共面波导结构的偶极子馈电结构22，所述地板21上开设有一对缝隙23，所述偶极子馈电结构22包括一组平面对称振子24，所述偶极子馈电结构22设置于所述缝隙23内，且所述平面对称振子24一端与所述缝隙23内设置的SMA接头25的内导体相连而另一端与所述地板21相连。
当此阵列太阳能电池片天线工作时，基于共面波导的偶极子馈电结构22对阵列太阳能电池片12馈电，可以有效地降低了阵列太阳能天线的损耗，提升了太阳能天线的工作效率，实现了良好的辐射性能。
在本申请实施例中，所述上层10还包括泡沫层，所述泡沫层贴附于所述太阳能电池片阵列11下方。通过使用泡沫层，一方面可以支撑太阳能电池片阵列11，另一方面可以提高此阵列太阳能电池片天线的带宽。其中，在本申请实施例中，所述泡沫层厚度为2mm。
如图4，在本申请实施例中，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片12之间用铜箔13连接。铜箔13的导电性能好，可以增强相邻两个太阳能电池片12之间的电连接性能。
在本申请实施例中，所述下层20还包括塑料薄膜，所述地板21和所述偶极子馈电结构22贴附于所述塑料薄膜上。通过塑料薄膜，可以避免太阳能天线因使用介质板造成的损耗较大的问题。
如图5和6，在本申请实施例中，所述缝隙23为“工”字形。当然，也可以为其他形状，根据实际情况选择即可。
在本申请实施例中，所述地板21由金属材质制成，具有较好的导电性能，方便平面对称振子24与地板21的连接；所述平面对称振子24的末端张开以增加所述阵列太阳能电池片天线的辐射场强。
此外，还可以通过增大平面对称振子24的线长度来提高其方向性，通过调节金属地板21与偶极子馈电结构22的间距及平面对称振子24的线宽，改善太阳能天线的阻抗匹配，其仿真结果如图7所示。该天线利用微带馈线的方式对太阳能电池片12进行馈电，成功激励起了上层10阵列太阳能电池片12。
如图8，在本申请实施例中，考虑到太阳能电池片12的形状尺寸基本固定，为了迎合太阳能电池片12的尺寸，使天线的谐振频点定于5.8GHz,并能保持良好的辐射性能，设计了一组由2×2的平面对称振子24构成的基于共面波导结构的偶极子馈电结构22。由于对称阵子的方向图随着λ0值的增大而波瓣逐渐变窄，方向性逐渐变的尖锐，因此可通过增大对称阵子的线长度来提高太阳能天线的方向性，实现高增益的性能。
本发明提供的一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，通过采用基于共面波导的偶极子结构对阵列太阳能电池片馈电，与常规的微带传输线需要建立复杂的功分器相比，有效地降低了阵列太阳能天线的损耗，提升了太阳能天线的工作效率，实现了良好的辐射性能。具有结构简单、灵活性高、剖面低、易集成及价格低廉的优点。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种基于共面波导结构的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，包括：
上层，包括太阳能电池片阵列，所述太阳能电池片阵列包括若干位于同一平面上且分别沿第一方向和第二方向分布的太阳能电池片，所述第一方向和所述第二方向互相垂直，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片之间互相连接；
下层，贴附于所述上层下方，包括位于同一平面的共面波导的地板和基于共面波导结构的偶极子馈电结构，所述地板上开设有一对缝隙，所述偶极子馈电结构包括一组平面对称振子，所述偶极子馈电结构设置于所述缝隙内，且所述平面对称振子一端与所述缝隙内设置的SMA接头的内导体相连而另一端与所述地板相连；
其中，所述上层还包括泡沫层，所述泡沫层贴附于所述太阳能电池片阵列下方；
所述泡沫层厚度为2mm。
2.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，沿所述第二方向分布的相邻两个所述太阳能电池片之间用铜箔连接。
3.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，所述下层还包括塑料薄膜，所述地板和所述偶极子馈电结构贴附于所述塑料薄膜上。
4.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，所述缝隙为“工”字形。
5.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，所述地板由金属材质制成。
6.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，所述偶极子馈电结构包括一组2×2的平面对称振子。
7.根据权利要求1所述的阵列太阳能电池片天线，其特征在于，所述平面对称振子的末端张开以增加所述阵列太阳能电池片天线的辐射场强。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111326864B (zh) * 2020-03-13 2021-06-18 天津大学 耦合差分馈电双压缩模式贴片天线与太阳能电池一体化
CN111541034B (zh) * 2020-06-02 2022-02-01 中国电子科技集团公司第十八研究所 采用缝隙模式激励的高增益低剖面gps太阳能电池天线
CN111525259B (zh) * 2020-06-02 2022-09-09 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种串联结构的太阳能电池天线
CN114069252A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 北京华镁钛科技有限公司 一种具备自持能力的平面透镜天线
CN116454595B (zh) * 2023-06-13 2023-08-18 安徽大学 一种太阳能天线单元及阵列

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1575124A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-14 Sony Ericsson Mobile Communications AB Integrated antenna and solar cell assembly and apparatus incorporating same
CN104577306A (zh) * 2013-10-21 2015-04-29 成都新方洲信息技术有限公司 双频共面波导馈电的对称缝隙单极子rfid天线

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI258893B (en) * 2005-08-16 2006-07-21 Univ Nat Formosa H-type microstrip planar antenna layout operated in 5.8 GHz band of RFID system
US20070097009A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-03 Torres Alfonso R Planar slot antenna design using optically transmissive materials
TW200743266A (en) * 2006-05-15 2007-11-16 Univ Nat Formosa Miniature coplanar waveguide feed-in antenna suitable for 5 GHz adjustable frequency band
CN101013774A (zh) * 2007-02-14 2007-08-08 东南大学 共面波导馈电的缝隙贴片印刷天线
KR100932008B1 (ko) * 2007-07-04 2009-12-15 전남대학교산학협력단 이중 공진 특성을 갖는 ｃｐｗ급전 슬롯 안테나

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1575124A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-14 Sony Ericsson Mobile Communications AB Integrated antenna and solar cell assembly and apparatus incorporating same
CN104577306A (zh) * 2013-10-21 2015-04-29 成都新方洲信息技术有限公司 双频共面波导馈电的对称缝隙单极子rfid天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Integration of slot antennas in commercial photovoltaic panels for stand-alone communication system;Roberto Caso等;《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》;20130131;第61卷(第1期);第62-68页及图1-18 *

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