CN110828980A - 一种液态金属可重构天线及其重构方法 - Google Patents

一种液态金属可重构天线及其重构方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110828980A
CN110828980A CN201810904408.XA CN201810904408A CN110828980A CN 110828980 A CN110828980 A CN 110828980A CN 201810904408 A CN201810904408 A CN 201810904408A CN 110828980 A CN110828980 A CN 110828980A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid metal
antenna
antenna unit
deformation
reconfigurable
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.)
Granted
Application number
CN201810904408.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110828980B (zh
Inventor
王磊
刘静
邓中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Original Assignee
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS filed Critical Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority to CN201810904408.XA priority Critical patent/CN110828980B/zh
Publication of CN110828980A publication Critical patent/CN110828980A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110828980B publication Critical patent/CN110828980B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明涉及天线技术领域,公开了一种液态金属可重构天线及其重构方法,其中液态金属可重构天线包括天线单元和形变机构,天线单元包括弹性基底和弹性封装层,弹性基底承载有液态金属,弹性封装层覆盖于液态金属的外侧,用于封装液态金属;形变机构用于使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种;天线单元上设有用于连接液态金属和馈线的馈线接头。本发明通过将液态金属封装在弹性封装部件中,构成形态可变的天线单元,然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种,实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节。

Description

一种液态金属可重构天线及其重构方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域,特别是涉及一种液态金属可重构天线及其重构方法。
背景技术
天线是一种用来发射或接收无线电波的部件,作为无线通信设备中最为基础的部件,其性能直接关系到通信系统的质量。传统天线通常是为某一特定的应用场合而设计,天线的结构和性能难以随着应用需要而变化,随着无线信息系统向大容量、多功能、超宽带的方向发展,系统集成度越来越高,通信系统中天线的种类和数量不断增加,这不但增加了整个系统的重量和成本,也使得天线之间的电磁耦合严重,相互干扰,影响了天线的性能和系统稳定性。为了解决这一问题,可重构天线的概念应运而生,并逐渐成为天线技术领域的研究热点,其思路是通过灵活改变天线结构,引起天线上的电流分布的变化,从而切换天线的工作模式,实现频率、方向图、极化方式等特性参数的可重构。
目前,可重构天线通常有两种主要的实现方法:1)通过加载可变电容,使得天线的等效电长度发生变化,从而改变天线的工作频率;2)通过使用开关元件来切换选择天线的不同工作结构,从而实现天线多种模式的选择,常用的开关有PIN二极管开关和微机电系统开关。然而,通过上述方式得到的重构状态非常有限,且所加载的开关或变电容器件难以在高功率微波收发下长时间稳定工作。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种结构简单、调节方便的液态金属可重构天线,以解决现有可重构天线重构能力有限、收发灵敏度低的问题。
本发明的另一目的是提供一种重构上述液态金属可重构天线的重构方法,以解决现有可重构天线的重构方法复杂、效率低的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种液态金属可重构天线,包括形变机构和至少一个天线单元;所述天线单元包括弹性基底和弹性封装层,所述弹性基底承载有液态金属;所述弹性封装层覆盖于所述液态金属的外侧,用于封装所述液态金属;所述形变机构用于使所述天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种;所述天线单元上设有用于连接所述液态金属和馈线的馈线接头。
其中,所述形变机构包括扭转机构和拉伸机构;所述天线单元的第一端连接所述扭转机构的输出端,所述扭转机构用于扭转所述天线单元,以使得所述天线单元产生扭转形变;所述拉伸机构包括基座、螺杆和活动块;所述基座转动连接所述螺杆的尾部,所述螺杆的螺槽连接所述活动块的一端,以带动所述活动块沿所述螺杆的轴线方向运动,所述活动块的另一端连接所述天线单元的第二端;所述拉伸机构用于拉伸所述天线单元,以使得所述天线单元产生拉伸形变。
其中,所述拉伸机构还包括电机,所述电机的输出轴与所述螺杆同轴连接,以带动所述螺杆同步旋转。
其中,所述扭转机构的输出端设置有角度传感器。
其中,所述形变机构包括充气机构;所述天线单元的内部设置有充气通道,所述充气机构用于向所述充气通道内注入气体,以使得所述天线单元产生膨胀形变。
其中,所述充气通道的进气口处设置有压力传感器。
其中,所述弹性基底为球状弹性基底,所述充气通道位于所述球状弹性基底的内侧。
其中,所述液态金属螺旋环绕于所述球状弹性基底。
其中,所述天线单元的数量为多个,多个所述天线单元依次贴合;多个所述天线单元的液态金属分别连接同一所述馈线接头。
本发明还提供一种重构上述所述的液态金属可重构天线的重构方法,包括以下步骤:实时获取所述液态金属可重构天线的实际天线参数,对比预设天线参数和所述实际天线参数,并将对比结果输送至控制器;所述控制器根据所述对比结果输出形变信号,以使得所述形变机构改变所述天线单元的形状。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的一种液态金属可重构天线及其重构方法,其中所述液态金属可重构天线通过将液态金属封装在弹性封装部件中,构成形态可变的天线单元,然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种,实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节,具有较多连续可调的天线形态。本发明所提供的液态金属可重构天线还可承受微波高功率输入,且可连续可靠地工作。
本发明的重构方法,通过对天线参数进行实时测量,并根据实际参数和预设参数之间的差值调节天线的物理形态参数,实现可重构天线的多种性能参数之间的转换,方法简单,可操作性强。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种液态金属可重构天线的结构示意图;
图2是本发明实施例中的一种天线单元的结构示意图;
图3是本发明实施例中的另一种天线单元的结构示意图;
图4是本发明实施例中的另一种液态金属可重构天线的结构示意图;
图5是图4中的天线单元的结构示意图;
图6是本发明实施例中的一种液态金属可重构天线阵列的示意图;
附图标记说明:
1:天线单元; 11:液态金属; 12:弹性基底;
13:弹性封装层; 14:充气通道; 15:进气口;
2:馈线接头; 3:扭转机构; 4:拉伸机构;
41:第一基座; 42:第一螺杆; 43:第一活动块;
44:第一固定块; 5:充气机构; 6:固定机构;
61:第二基座; 62:第二螺杆; 63:第二活动块;
64:第二固定块; 7:控制器; 8:天线排;
9:总控制器。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图和具体实施例,对发明中的技术方案进行清楚地描述。显然,所描述的实施例是发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“第一”“第二”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号,不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明实施例中的一种液态金属可重构天线的结构示意图,图4是本发明实施例中的另一种液态金属可重构天线的结构示意图。如图1和图4所示,本发明提供的液态金属可重构天线包括天线单元1和形变机构,形变机构用于使天线单元1产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种。此处的拉伸形变是指天线单元1的两端受到压力或拉力时,天线单元1的长度发生改变。此处的扭转形变是指天线单元1的两端分别受到方向相反的力矩作用而发生扭转,使得天线单元1的表面上的纵向线变成螺旋线。此处的膨胀形变是指天线单元1的内部有充气通道,充气通道充气后压力升高,天线单元1内部压力高于外界压力,因而向外膨胀扩大,使得天线单元1发生膨胀伸展。进一步地,形变机构可以使天线单元1仅发生拉伸形变,或者仅发生扭转形变,或者仅发生膨胀形变。形变机构也可以使天线单元1同时发生拉伸形变和扭转形变,或者同时发生拉伸形变和膨胀形变。
图2是本发明实施例中的一种天线单元的结构示意图,如图2所示,天线单元1包括弹性基底12和弹性封装层13,弹性基底12承载有液态金属11,弹性封装层13覆盖于液态金属11外侧,用于封装液态金属11。天线单元1利用弹性基底12和弹性封装层13将液态金属11包裹起来,既防止了液态金属的泄漏,又避免液态金属接触外界空气而被氧化,降低性能,同时还可以通过改变弹性基底和弹性封装层的形态,来间接的改变其内部的液态金属形态。弹性基底和弹性封装层的材料可以选择硅胶或者聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,以下简称PDMS)。优选地,弹性基底和弹性封装层均采用PDMS材料制成。PDMS成本低,使用简单,而且具有良好的化学惰性,同时具有良好的粘附性,是一种广泛应用于微控等领域的聚合物材料。采用PDMS制作天线单元1,提高了天线单元1的可重构能力,增加了适用的形变机构的种类范围,弹性高且机械强度大,多次重构后仍然可以自行恢复至原始状态。
进一步地,液态金属11的熔点范围为-45℃~50℃。液态金属可以是熔点为15.6℃的镓铟合金,还可以是熔点为11℃的镓铟锡合金,还可以为熔点29.8℃的镓。其他熔点在上述温度范围内的液态金属均可。液态金属是一类熔点在300℃以下的低熔点金属,室温下即呈液态的金属也称为室温液态金属。液态金属具有较好的流变性、导电性和自我修复性,容易实现形态的调控,因而具有显著的可重构优势。
制造天线单元1的方法有多种。具体地,可以先在弹性基底12上制造凹槽,再向凹槽内注满液态金属11,最后用弹性封装层13覆盖于液态金属11与外界接触的外表面,对液态金属进行封装。优选地,采用打印的方法将液态金属11印制于弹性基底12上,并对液态金属11表面加以封装。此过程宜在隔绝空气的气氛下进行,例如可在真空条件下,或者在氮气、氩气等惰性保护气氛下进行,避免或减少液态金属的氧化。打印液态金属的方法也可以有多种,包括直写式打印、丝网印刷、微流控技术等。
天线单元1上设有用于连接液态金属11和馈线的馈线接头2。图2中的a图表示的是一种液态金属的偶极子天线的主视图,图2中的b图是a图中的天线的俯视图。如图2所示,本实施例中的天线单元1由一对对称放置的液态金属11构成,即在弹性基底12的左右两侧的上表面上分别印制有条状的液态金属11,左右两侧的液态金属11关于弹性基底12的中心线对称。然后再在液态金属11的外表面上覆盖弹性封装层13,封装液态金属11。左右两侧的液态金属11相互靠近的两端分别与馈线接头2相连,即左侧的液态金属的右端与右侧的液态金属的左端同时接触馈线接头2。馈线接头2的一端伸入天线单元1内,并且始终保持与左右两侧的液态金属的接触。馈线接头2的另一端位于天线单元1的外部,用于与外部的馈线连接。此处的馈线接头2为母头,外部馈线上的接头则采用与之配套的公头,通过公头和母头的配合,实现信号的传输。馈线接头2可以采用SMA型接头、TNC型接头、N型接头或者DIN型接头等,也可以采用其他的国家标准中规定的通用接头型式。
本实施例提供的液态金属可重构天线,通过将液态金属封装在弹性封装部件中,构成形态可变的天线单元,然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种,实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节,具有较多连续可调的天线形态。本发明所提供的液态金属可重构天线还可承受微波高功率输入,且可连续可靠地工作。
进一步地,如图1所示,形变机构同时包括扭转机构3和拉伸机构4,可以使天线单元1发生扭转形变,和/或发生拉伸形变。天线单元1的第一端连接扭转机构3的输出端,扭转机构3用于扭转天线单元1,以使得天线单元1产生扭转形变。扭转机构3可以为旋转平台,包括底座、输入端和输出端。输入端连接扭转电机的输出轴,扭转电机连接方向与输出端的旋转中心轴线同轴。底座用于将扭转机构3固定在平面上,并且将输入端的转矩传递给输出端。输出端连接天线单元1的第一端,输出端可以为转盘,转盘与天线单元1的第一端固定连接,通过转盘的转动带动天线单元1的第一端旋转,而由于天线单元1的第二端不旋转,因此天线单元1发生扭转。另外,输出端还可以为可旋转的夹具,夹持住天线单元1的第一端,方便更换天线单元1,操作更加简便。扭转机构3还可以设置减速部件,例如可以采用行星减速的方式来增大输出力矩,输出力矩范围更大,能够满足各种力矩要求。通过设置扭转机构3,以使得天线单元1发生扭转形变,来改变天线单元1的形态,进而改变液态金属可重构天线的极化方式。
更进一步地,扭转机构3的输出端设置有角度传感器(图中未示出)。通过角度传感器来测量扭转机构3的输出端转过的角度,可以精准的获知天线单元1的形变程度,利于后续对扭转形变的精确调控。
以及,拉伸机构4包括第一基座41、第一螺杆42和第一活动块43。第一基座41转动连接第一螺杆42的尾部,第一螺杆42的螺槽连接第一活动块43的一端,以带动第一活动块43沿第一螺杆42的轴线方向运动。第一螺杆42的尾部为外表面光滑的圆柱,第一螺杆42的杆部为外表面切有螺槽的圆柱。第一基座41通过轴承转动连接第一螺杆42的尾部,固定住第一螺杆42使其保持竖直,同时外部可以通过电机或者其他的传动转矩的机构,将转矩传递至第一螺杆42,带动第一螺杆42旋转。如图1所示,第一活动块43为条状活动块,第一活动块43的一端通过螺母与第一螺杆42连接,然后螺母与螺杆连接部有滚珠,利用滚珠丝杠的原理将螺杆42的旋转运动转换成螺母的线性运动,继而带动第一活动块43沿着第一螺杆42的轴线方向上下移动。第一活动块43的另一端则连接天线单元1的第二端。由于天线单元1的第一端与扭转机构3连接,因此天线单元1的第一端不发生位移变化,而第一螺杆42转动时,带动天线单元1的第二端移动,所以天线单元1在拉伸机构4的作用下,长度发生改变,产生拉伸形变。更进一步地,拉伸机构4还可以设置第一固定块44,第一固定块44的一端固定连接第一基座41,第一固定块44的另一端固定连接扭转机构3,因而可以将扭转机构3和拉伸机构4集成在一起,更利于综合调控,节省安装空间。具体地,第一活动块43和第一固定块44之间还可以设置距离传感器,对天线单元1的拉伸程度进行测量表征。通过设置拉伸机构4,以使得天线单元1发生拉伸形变,来改变液态金属可重构天线的有效电长度,进而改变天线的谐振频率。
进一步地,拉伸机构4还包括拉伸电机(图中未示出),拉伸电机的输出轴与第一螺杆42同轴连接,以带动第一螺杆42同步旋转。通过设置拉伸电机可以对拉伸机构进行电动控制。
更进一步地,如图1所示,形变机构还包括控制器7,控制器7连接拉伸机构4的拉伸电机和扭转机构3的扭转电机,同时还接收距离传感器和角度传感器的测量信号。通过距离传感器的信号来控制拉伸电机转动,通过角度传感器的信号来控制扭转电机转动,进而实现对液态金属可重构天线的形变的精确调控。
进一步地,如图3所示,天线单元1的数量为多个,多个天线单元1依次贴合,此处依次贴合是指相邻两个天线单元相对的两面贴合在一起,通过粘接的方式连接。如图3所示,以两个条形的天线单元1为例,左侧的天线单元包括第一弹性基底、第一液态金属和第一弹性封装层,右侧的天线单元包括第二弹性基底、第二液态金属和第二弹性封装层。若第一弹性基底与第二弹性基底相对,则可以利用胶粘剂将上述两个表面粘合在一起,构成双层的天线单元。同样地,若第一弹性基底与第二弹性封装层相对,则可以利用胶粘剂将上述两个表面粘合在一起,构成双层的天线单元。多个天线单元1的液态金属分别连接同一馈线接头2。如图3所示,左侧的天线单元向右引出第一液态金属,同时右侧的天线单元向左引出第二液态金属,两股液态金属在贴合面处汇集,馈线接头2的一端伸入贴合面处,并且始终保持与左右两侧的液态金属的接触。馈线接头2的另一端位于天线单元1的外部,用于与外部的馈线连接。天线单元的数量不限于两个,也可以大于两个,具体的数量根据使用需求而定。具体地,天线单元1中的液态金属11的形态可以是矩形,也可以是菱形,还可以是其他的形状。
进一步地,如图4所示,形变机构包括充气机构5。图5是图4中的天线单元的结构示意图。如图5所示,天线单元1内部设置有充气通道14,充气机构5用于向充气通道14内注入气体,以使得天线单元1产生膨胀形变。优选地,如图5所示,弹性基底12为球状弹性基底,充气通道14位于球状弹性基底内侧。充气通道14设有进气口15,进气口15设置有压力传感器(图中未示出),压力传感器可以测量充气通道14内的压力,方便根据形变需求对充气机构5进行控制。充气机构5可以为打气筒,还可以为电动充气泵,充气泵的出气口与天线单元1的进气口15连接。优选地,进气口15还设置夹紧单元和密封圈,夹紧单元可以夹持天线单元1,固定天线单元1,以保证充气的稳定。密封圈则可以防止天线单元1漏气,影响充气效果。
更进一步地,如图4所示,上述的包含充气机构5的形变机构还包括固定机构6,固定机构6包括第二基座61、第二螺杆62和第二活动块63。第二基座61转动连接第二螺杆62的尾部,第二螺杆62的螺槽连接第二活动块63的一端,以带动第二活动块63沿第二螺杆62的轴线方向运动。第二螺杆62的尾部为外表面光滑的圆柱,第二螺杆62的杆部为外表面切有螺槽的圆柱。第二基座61通过轴承转动连接第二螺杆62的尾部,固定住第二螺杆62使其保持竖直,同时外部可以通过电机或者其他的传动转矩的机构,将转矩传递至第二螺杆62,带动第二螺杆62旋转。如图4所示,第二活动块63为条状活动块,第二活动块63的一端通过螺母与第二螺杆62连接,然后螺母与螺杆连接部有滚珠,利用滚珠丝杠的原理将第二螺杆62的旋转运动转换成螺母的线性运动,继而带动第二活动块63沿着第二螺杆62的轴线方向上下移动。第二活动块63的另一端则连接球状的天线单元1的上端,该端部可以为环状结构,并与球状的天线单元1的外表面相互配合,保证紧密的贴合。当天线单元1发生膨胀形变时,通过第二螺杆62带动第二活动块63使之上移,用于适应天线单元1的膨胀形变量,第二活动块63上移的距离等于天线单元1膨胀前后的直径差值。更进一步地,固定机构6还可以设置第二固定块64,第二固定块64的一端固定连接第二基座61,第二固定块64的另一端固定连接充气机构5,因而可以固定充气机构5。
进一步地,如图5所示,液态金属11螺旋环绕于球状弹性基底内,液态金属为一个螺旋状的液态金属丝。液态金属11也可以为条形,多个条形的液态金属均匀分布于球状弹性基底内部,并且关于球状弹性基底的中心轴轴对称。
进一步地,如图6所示,本发明还提供一种利用上述液态金属可重构天线的天线阵列,包括多个液态金属可重构天线和总控制器9,总控制器9用于控制任意液态金属可重构天线的形变机构按预设程序运动。多个液态金属可重构天线可以组成纵横排列的阵列形式,包括m个天线排8,每个天线排8包括n个液态金属可重构天线。其中,m的取值范围为1~20,n的取值范围为1~20。通过该天线阵列,可以满足多个天线分别重构的需求,同时适用于飞机或者轮船等安装空间有限,使用环境恶劣的场所。
本发明还提供一种重构上述所述的液态金属可重构天线的重构方法,包括以下步骤:
首先,用户在控制器上预设所需的天线参数,然后当天线开始重构时,控制器读取该预设天线参数。
然后,通过网络分析仪实时获取可重构天线的实际天线参数,比如频率和极化方式等等。
接着,将预设天线参数和实际天线参数进行对比,并将对比结果输送至控制器。
最后,控制器将对比结果发送至预先设定的程序,即天线形变的参数与天线性能的参数之间的对应关系,来进行运算;然后根据该预设程序的运算结果输出与预设天线参数对应的形变信号,以使得形变机构改变天线单元的形状。
如果输出扭转信号,则控制扭转机构的电机动作,并且实时测量扭转机构的角度变化,直至实际的扭转角度与输出的预设扭转角度相对应。
如果输出拉伸信号,则控制拉伸机构的电机动作,并且实时测量拉伸机构的距离变化,直至实际的拉伸长度与输出的预设拉伸长度相对应。
如果输出膨胀信号,则控制充气机构的电机动作,并且实时测量充气机构的压力变化,直至实际的压力与输出的预设压力相对应。
本实施例提供的天线重构方法,操作简单方便,控制精准,可以适用于各种天线参数的调节场合。
通过以上实施例可以看出,本发明提供的液态金属可重构天线通过将液态金属封装在弹性封装部件中,构成形态可变的天线单元,然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种,实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节,具有较多连续可调的天线形态。本发明所提供的液态金属可重构天线还可承受微波高功率输入,且可连续可靠地工作。
本发明提供的重构方法,利用网络分析仪等测量仪器对天线参数进行实时测量,并根据实际参数和预设参数之间的差值调节天线的物理形态参数,实现液态金属可重构天线的多种性能参数之间的转换,方法简单,可操作性强。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种液态金属可重构天线,其特征在于,包括形变机构和至少一个天线单元;所述天线单元包括弹性基底和弹性封装层,所述弹性基底承载有液态金属;所述弹性封装层覆盖于所述液态金属的外侧,用于封装所述液态金属;所述形变机构用于使所述天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种;所述天线单元上设有用于连接所述液态金属和馈线的馈线接头。
2.根据权利要求1所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述形变机构包括扭转机构和拉伸机构;
所述天线单元的第一端连接所述扭转机构的输出端,所述扭转机构用于扭转所述天线单元,以使得所述天线单元产生扭转形变;
所述拉伸机构包括基座、螺杆和活动块;所述基座转动连接所述螺杆的尾部,所述螺杆的螺槽连接所述活动块的一端,以带动所述活动块沿所述螺杆的轴线方向运动,所述活动块的另一端连接所述天线单元的第二端;所述拉伸机构用于拉伸所述天线单元,以使得所述天线单元产生拉伸形变。
3.根据权利要求2所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述拉伸机构还包括电机,所述电机的输出轴与所述螺杆同轴连接,以带动所述螺杆同步旋转。
4.根据权利要求2所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述扭转机构的输出端设置有角度传感器。
5.根据权利要求1所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述形变机构包括充气机构;所述天线单元的内部设置有充气通道,所述充气机构用于向所述充气通道内注入气体,以使得所述天线单元产生膨胀形变。
6.根据权利要求5所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述充气通道的进气口处设置有压力传感器。
7.根据权利要求5所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述弹性基底为球状弹性基底,所述充气通道位于所述球状弹性基底的内侧。
8.根据权利要求7所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述液态金属螺旋环绕于所述球状弹性基底。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的液态金属可重构天线,其特征在于,所述天线单元的数量为多个,多个所述天线单元依次贴合;多个所述天线单元的液态金属分别连接同一所述馈线接头。
10.一种重构如权利要求1至9中任一项所述的液态金属可重构天线的重构方法,其特征在于,包括以下步骤:
实时获取所述液态金属可重构天线的实际天线参数,对比预设天线参数和所述实际天线参数,并将对比结果输送至控制器;
所述控制器根据所述对比结果输出形变信号,以使得所述形变机构改变所述天线单元的形状。
CN201810904408.XA 2018-08-09 2018-08-09 一种液态金属可重构天线及其重构方法 Active CN110828980B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810904408.XA CN110828980B (zh) 2018-08-09 2018-08-09 一种液态金属可重构天线及其重构方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810904408.XA CN110828980B (zh) 2018-08-09 2018-08-09 一种液态金属可重构天线及其重构方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110828980A true CN110828980A (zh) 2020-02-21
CN110828980B CN110828980B (zh) 2021-10-29

Family

ID=69541575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810904408.XA Active CN110828980B (zh) 2018-08-09 2018-08-09 一种液态金属可重构天线及其重构方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110828980B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597637A (zh) * 2022-03-08 2022-06-07 中国科学院理化技术研究所 可重构天线
CN117543197A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 广东云百科技有限公司 一种工业物联网dtu及通信方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101027751A (zh) * 2004-09-24 2007-08-29 株式会社半导体能源研究所 半导体器件及其制造方法
CN102969562A (zh) * 2012-11-14 2013-03-13 中兴通讯股份有限公司 液态金属天线自适应方法及控制装置
US20140168022A1 (en) * 2011-12-07 2014-06-19 Utah State University Reconfigurable antennas utilizing liquid metal elements
CN105390803A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 大连海事大学 基于旋转机构的液态金属螺旋天线
CN205488533U (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 西安交通大学 一种用于gis局部放电检测的小型部分球面螺旋天线
US9437922B2 (en) * 2010-09-23 2016-09-06 North Carolina State University Method for manufacturing fluidic structures
CN205752516U (zh) * 2016-02-02 2016-11-30 辽宁师范大学 极化可重构的锥形螺旋天线
CN106374234A (zh) * 2015-11-20 2017-02-01 北京智谷睿拓技术服务有限公司 天线控制方法、天线控制装置及天线设备
CN106654503A (zh) * 2016-12-05 2017-05-10 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种基于液态金属的气控变形天线
CN107464982A (zh) * 2017-06-30 2017-12-12 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种基于液态金属的可重构天线
US20180109002A1 (en) * 2016-10-18 2018-04-19 Senglee Foo Liquid-crystal reconfigurable metasurface reflector antenna
CN108232417A (zh) * 2017-12-20 2018-06-29 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 一种液态金属可重构天线
CN207637984U (zh) * 2017-12-20 2018-07-20 上海东洲通信系统工程有限公司 电动调节的天线装置
CN111541014A (zh) * 2020-06-03 2020-08-14 清华大学 可自动展开的柔性螺旋天线和天线的制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101027751A (zh) * 2004-09-24 2007-08-29 株式会社半导体能源研究所 半导体器件及其制造方法
US9437922B2 (en) * 2010-09-23 2016-09-06 North Carolina State University Method for manufacturing fluidic structures
US20140168022A1 (en) * 2011-12-07 2014-06-19 Utah State University Reconfigurable antennas utilizing liquid metal elements
CN102969562A (zh) * 2012-11-14 2013-03-13 中兴通讯股份有限公司 液态金属天线自适应方法及控制装置
CN106374234A (zh) * 2015-11-20 2017-02-01 北京智谷睿拓技术服务有限公司 天线控制方法、天线控制装置及天线设备
CN105390803A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 大连海事大学 基于旋转机构的液态金属螺旋天线
CN205752516U (zh) * 2016-02-02 2016-11-30 辽宁师范大学 极化可重构的锥形螺旋天线
CN205488533U (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 西安交通大学 一种用于gis局部放电检测的小型部分球面螺旋天线
US20180109002A1 (en) * 2016-10-18 2018-04-19 Senglee Foo Liquid-crystal reconfigurable metasurface reflector antenna
CN106654503A (zh) * 2016-12-05 2017-05-10 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种基于液态金属的气控变形天线
CN107464982A (zh) * 2017-06-30 2017-12-12 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种基于液态金属的可重构天线
CN108232417A (zh) * 2017-12-20 2018-06-29 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 一种液态金属可重构天线
CN207637984U (zh) * 2017-12-20 2018-07-20 上海东洲通信系统工程有限公司 电动调节的天线装置
CN111541014A (zh) * 2020-06-03 2020-08-14 清华大学 可自动展开的柔性螺旋天线和天线的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. LIU ET.AL: "Directivity-Reconfigurable Wideband Two-Arm Spiral Antenna", 《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114597637A (zh) * 2022-03-08 2022-06-07 中国科学院理化技术研究所 可重构天线
CN114597637B (zh) * 2022-03-08 2023-12-19 中国科学院理化技术研究所 可重构天线
CN117543197A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 广东云百科技有限公司 一种工业物联网dtu及通信方法
CN117543197B (zh) * 2024-01-09 2024-04-02 广东云百科技有限公司 一种工业物联网dtu及通信方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110828980B (zh) 2021-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110828980B (zh) 一种液态金属可重构天线及其重构方法
US9437922B2 (en) Method for manufacturing fluidic structures
US7679564B2 (en) Multi-band antenna
CN103367880B (zh) 一种频率可调控的可拉伸液态金属天线及其制备方法
US10249947B1 (en) Multi-mode conductive liquid antenna
CN102904103A (zh) 一种具有双向高压密封功能的射频同轴连接器
CN109244649A (zh) 可重构天线
CN107658549A (zh) 基于液态金属的天线及其制备方法、天线辐射对称振子
Pan et al. Soft wireless battery-free UHF RFID stretchable sensor based on microfluidic technology
Gan et al. 3D electromagnetic reconfiguration enabled by soft continuum robots
CN208767455U (zh) 可重构天线
US6683582B1 (en) Phased array antenna using a movable phase shifter system
CN105870573A (zh) 一种立式的柔性可拉伸天线及其制作方法
CN207441956U (zh) 一种卫星通信双频圆极化天线
CN101576592B (zh) 可同时调节驻波比和相位的模拟天线失配负载
CN110828981A (zh) 一种液态金属可重构天线和天线阵列
Mazlouman et al. Beam-steering antenna using bending fluidic actuators
CN110556218B (zh) 一种柔性可拉伸温控导体绝缘体可逆转变材料及其应用
CN113745843A (zh) 一种流控重构超表面及其制造方法
CN106961006A (zh) 一种双频双模小型化手持机天线
CN108091987A (zh) 一种卫星通信双频圆极化天线
CN113972481A (zh) 基于柔性可伸缩材料腔体的频率极化可重构液态金属螺旋天线阵列
CN209313011U (zh) 一种基于多铁异质结的重构天线
Mazlouman et al. Mechanically reconfigurable antennas using electro-active polymers (EAPs)
CN210806698U (zh) 用于小于360°往复转动部件间的软导线旋转连接器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant