CN117117519B - 一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线及其制备方法，该反射阵列包括一个定制化设计的图案化光透明导电单元阵列、两个光透明介质基板和一个光透明导电接地板，且在两个光透明介质基板之间引入空气层间隙，形成多层混合介质衬底。定制化设计的图案化光透明导电阵列由单谐振单元和组合谐振单元联合使用形成一类异构单元，以实现更大的反射相位变化范围和更低的回波损耗，并用于最终的天线阵列组阵，通过馈源喇叭激励，实现高增益、大带宽和高可见光透明度的光学透明反射阵天线。该光学透明反射阵列天线的优良特性能够使其应用于5G/6G无线通信系统以及具有较高美学要求的物联网和相关通信应用中。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线技术领域，特别涉及一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线及其制备方法。
背景技术
天线是许多微波毫米波太赫兹系统中必不可少的组件，随着现代通信技术的快速发展，对大带宽、高增益、高集成度的新型多功能天线有着迫切的需求。近年来，光学透明天线以其独特的性能越来越受到人们的青睐。光学透明天线对于一些无线和卫星通信系统是必要的，以便保持高的光学透明度和满足美学要求。当安装在光学透明基板或窗口的表面时，光学透明天线可以起到传统天线的作用，同时保持高度的光学透明度，使其在与太阳能电池和窗口天线集成用于室内通信时特别有用。在卫星上安装高增益光学透明阵列天线，可以保证在有限的空间内高效地收集太阳能，提高天线增益，这被认为是卫星小型化和集成化的一种顺应的选择。
截至目前，实现光学透明天线的方法主要有两种。一种是使用金属网，这涉及到平衡网格密度和光学透明度，通过使用更细的金属和更宽的栅格可以实现更高的光学透过率，但代价是损耗增加。另一种方法是使用透明导电氧化物等新型导电材料，如氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡和导电银膜等作为辐射元件，将其沉积在玻璃或其他光学透明介质基材上。已有文件展示了贴片类型的光学透明天线，但存在实际难以焊接sMA接头等难点。基于周期阵列形式的反射阵列光学透明天线并不多，少数的光学透明反射阵天线的性能较差，包括损耗过大、相位变化小、光学光明度较差和带宽不够等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的问题和空白，提出一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线及其制备方法。所述光学透明反射阵天线设计及制备方法，能够使得阵列天线具有低的单元回波损耗、大相位变化、高可见光透过率和大带宽特性等优良特性。
一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线，包括一个定制化设计的图案化光透明导电单元阵列、第一光透明介质基板、第二光透明介质基板和一个光透明导电接地板，且在两个光透明介质基板之间引入空气层，形成多层混合介质衬底；
所述的图案化光透明导电单元阵列和光透明导电接地板为具有一定光透明特性的导电材料，采用氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、导电银膜、镀银聚酯膜或者银纳米线中的至少一种；
所述的光透明介质基板为具有光透明特性的介质材料，采用玻璃、亚克力中的至少一种；
所述的光透明导电单元阵列是由单谐振单元和组合谐振单元联合使用形成的一类异构单元，采用方便组合排列的具有多个自由度的结构设计。基于优化的单元具有大反射相位变化范围和小反射损耗响应，通过调节和优化单元尺寸和阵列分布，以馈源喇叭作为激励源，实现光透明反射阵天线的高增益、大带宽和高可见光透明度。
优选的是，本发明的宽带光学透明反射阵天线，采用以下特定结构和尺寸，从上至下分别是图案化氧化铟锡阵列、第一光透明介质基材石英玻璃基板、空气层、第二光透明介质基材石英玻璃基板、氧化铟锡接地板，它们的厚度分别为650纳米、0.55毫米、1毫米、0.55毫米、650纳米。
优选的是，本发明的的一类异构单元，其单谐振单元是方环结构，通过调节方环边长实现反射相位的调控；
组合谐振单元是方环和方形贴片的组合，当方环边长达到最大尺寸时，通过调节内部方形贴片的边长实现反射相位的调控；
所述的方环结构边长l1的调节范围是2到7.5毫米，组合谐振单元中的方形贴片边长l2的调节范围是0到4毫米，以实现较大的反射相位变化范围，同时保持较低的单元损耗；导体结构单元选择方阻为2.5的氧化铟锡光透明导电薄膜。
优选的是，本发明使用15dBi的锥形喇叭作为馈源，在E面上偏置15°，锥形喇叭的焦径比为0.9，整体阵列包含15×15个单元，对应的长宽均为9倍的空间波长(20GHz下的空间波长)。在阵列优化时，需要根据馈源照射在阵列中的能量分布，在能量更集中的中心区域选择反射损耗小的单元作为基准进行组阵和整体设计仿真。
一种制备基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线的方法，包括以下步骤：
S1：确定定制化设计的图案化光透明导电单元阵列的外形尺寸，然后通过磁控溅射或丝网印刷方法将光透明导电阵列沉积在第一光透明介质基板的顶部；同样地，通过磁光透明导电接地板沉积于第二光透明介质基板的底部；
S2：使用空间粉或者垫片将顶部带有光透明导电阵列的第一光透明介质基板和底部带有光透明导电接地板的第二光透明介质基板对齐并进行分隔开，留出空气层，再进行加固。
本发明公开了一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线及其制备方法，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)反射阵列天线采用定制化设计的图案化光透明导电单元和光透明介质层制成，同时具有微波频段极佳的天线辐射性能和可见光频段极高的透明度特性。
2)反射阵天线采用基于混合介质和异构单元结构，分别利用光透明导电玻璃及空气夹层的混合介质，以及单谐振单元和组合谐振单元联合设计的异构单元，提升反射阵天线单元性能。
3)反射阵天线采用的单谐振单元方环结构，通过调节方环边长实现反射相位的调控，再利用方环和方形贴片的组合谐振单元结构，使反射阵列实现了低回波损耗、大相位变化、高可见光透过率和大带宽特性，能够应用于5G/6G无线通信系统以及具有较高美学要求的物联网和相关通信应用中，实现器件的隐形和美观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对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为本发明光透明反射阵列天线单元的多层混合介质结构示意图。
图2为基于ITO和玻璃的光透明反射阵列天线单元的多层混合介质结构示意图。
图3为本发明光透明反射阵天线异构单元结构俯视图，含方环单谐振单元结构，以及方环和方形贴片的组合谐振单元结构。
图4为本发明光透明反射阵ITO异构单元在17-22GHz频率范围内的幅值响应，异构单元中单谐振单元和组合谐振单元由黑色虚线分隔。
图5为本发明光透明反射阵ITO异构单元在17-22GHz频率范围内的相位响应，异构单元中单谐振单元和组合谐振单元由黑色虚线分隔。
图6为本发明光透明反射阵列偏馈示意图及光透明反射阵列设计表面俯视图。
图7为本发明实施例1中加工的光透明反射阵列实物图及ITO玻璃和阵列的透光度测试结果。
图8为本发明实施例1中ITO光透明反射阵在中心频率20GHz下的仿真和测量辐射方向图，包括H面和E面结果。
图9为本发明实施例1中ITO光透明反射阵在在17-22GHz频率范围内的仿真和测量增益比较图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线，包括一个定制化设计的图案化光透明导电单元阵列1、第一光透明介质基板2、第二光透明介质基板4和一个光透明导电接地板5，且在两个光透明介质基板之间引入空气层3，形成多层混合介质衬底；
所述的图案化光透明导电单元阵列1和光透明导电接地板5为具有一定光透明特性的导电材料，采用氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、导电银膜、镀银聚酯膜或者银纳米线中的至少一种；
所述的光透明介质基板为具有光透明特性的介质材料，采用玻璃、亚克力中的至少一种；
所述的图案化光透明导电单元阵列1是由单谐振单元和组合谐振单元联合使用形成的一类异构单元，采用方便组合排列的具有多个自由度的结构设计。
如图2所示，本发明的基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线，采用以下特定结构和尺寸，从上至下分别是图案化氧化铟锡阵列、第一光透明介质基材石英玻璃基板、空气层、第二光透明介质基材石英玻璃基板、氧化铟锡接地板，它们的厚度分别为650纳米、0.55毫米、1毫米、0.55毫米、650纳米。
如图3所示，本发明的一类异构单元，P表示反射阵列单元的边长，其单谐振单元是方环结构，w是方环的宽度，l1是方环边长，通过调节方环边长实现反射相位的调控；
组合谐振单元是方环和方形贴片的组合，当方环边长达到最大尺寸l1max时，通过调节内部方形贴片的边长l2实现反射相位的调控；
所述的方环结构边长ll的调节范围是2到7.5毫米，组合谐振单元中的方形贴片边长l2的调节范围是0到4毫米，以实现较大的反射相位变化范围，同时保持较低的单元损耗；导体结构单元选择方阻为2.5的氧化铟锡光透明导电薄膜。
本发明的异构单元尺寸l1和l2调节过程中，异构单元在17-22GHz频率范围内的相位响应良好，接近平行。如图4、图5所示，横坐标为尺寸，纵坐标分别为反射幅值和反射相位，异构单元中单谐振单元和组合谐振单元响应由黑色虚线分隔。横坐标尺寸单位是毫米，虚线左侧单谐振单元的横坐标为环结构边长l1，其调节范围是2到7.5毫米；虚线右侧组合谐振单元的横坐标为内部分方形贴片边长l2，其调节范围是0到4毫米.图4和图5分别是异构单元在17-22GHz频率范围内的幅值响应和相位响应，在中心频率为20GHz时，反射阵列单元的反射损耗小于1.8dB，相位变化量达到494°。
根据馈源照射在阵列中的能量分布，在能量更集中的中心区域选择反射损耗小的单元作为基准进行组阵，经优化后选择的基准相位为80°，并最终形成光透明反射阵列设计分布。
如图6所示，对反射阵异构单元结构进行组阵，为了减少馈电阻塞，可以选择15dBi的锥形喇叭作为馈源，在E面上偏置15°，即图6中以E面上偏置15°为入射波，目标反射波束也设置为15°。其中，以反射阵位置建立坐标系xyz，在以E面上偏置15°为入射波时，为了方便说明，坐标系xyz也做15°旋转，形成新的坐标系xyz’，E面和H面相互垂直，如图6左侧所示。选择0.9的焦径比以实现更优的口径效率，整体阵列包含15乘以15个单元，对应的长宽均为9倍的空间波长(20GHz下的空间波长)。根据馈源照射在阵列中的能量分布，在能量更集中的中心区域选择反射损耗小的单元作为基准进行组阵，经优化后选择的基准相位为80°，并最终形成图6右侧中的光透明反射阵列设计表面俯视图。
一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线的制备方法，包括以下步骤：
S1：确定定制化设计的图案化光透明导电单元阵列的外形尺寸，然后通过磁控溅射或丝网印刷方法将光透明导电阵列沉积在第一光透明介质基板的顶部；同样地，通过磁光透明导电接地板沉积于第二光透明介质基板的底部；
S2：使用空间粉或者垫片将顶部带有光透明导电阵列的第一光透明介质基板和底部带有光透明导电接地板的第二光透明介质基板对齐并进行分隔开，留出空气层，再进行加固。
本发明的光透明反射阵列具有良好的辐射特性，其在中心频率20GHz处的测量增益为24.4dBi，1.5dB增益带宽为20％，整体光学透过率达到75％。本发明设计方法能够同时实现低回波损耗、大相位变化、高可见光透过率和大带宽特性，能够应用于5G/6G无线通信系统以及具有较高美学要求的物联网和相关通信应用中。
实施例一：
本具体实施方式公开了一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵制备方法，包括以下步骤：
S1：计算定制化设计的ITO光透明导电单元阵列的外形尺寸，然后通过磁控溅射将ITO异构单元阵列沉积在第一光透明介质基材石英玻璃的顶部。同样地，通过磁光透明导电ITO接地板沉积于第二光透明介质基材石英玻璃的底部；
s2：使用垫片将第一光透明介质基材石英玻璃和第二光透明介质基材石英玻璃对齐并进行分隔开，留出1毫米的空气层，再进行加固。
本具体实施方案中，如图7所示，为所加工的光透明反射阵列及ITO玻璃的透光度测试结果，横坐标为波长，单位为纳米，纵坐标为透过率，由测试结果可知实物具有约75％的可见光透过率。
本具体实施方案中，如图8所示为所加工的ITO光透明反射阵在中心频率20GHz下的仿真和测量辐射方向图，左侧和右侧分别为H面和E面结果，图中横座标为方位角，单位是度，图中纵坐标为归一化方向图，单位为dB，图中4条线形分别指的是仿真(SIM)和实测(MFA)的主极化(Co-pol)和交叉极化(X-pol)的结果。图9所示为所加工的ITO光透明反射阵在17-22GHz频率范围内的仿真增益(Simulated Gain)和实测增益(Measured Gain)比较图，横坐标为频率，纵坐标为反射阵天线增益。实测与仿真结果吻合，测试结果表明，该光透明反射阵列具有良好的辐射特性，其测量增益为24.4dBi，1.5dB增益带宽为20％，整体光学透过率达到75％。本发明设计方法能够同时实现低回波损耗、大相位变化、高可见光透过率和大带宽特性，能够应用于5G/6G无线通信系统以及具有较高美学要求的物联网和相关通信应用中。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不是全部的实施例；同时，本领域技术人员在阅读本专利申请后，根据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改以及若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，包括工作频率、材料种类、单元大小/类型/个数、周期阵列大小、以及改进的工艺参数等，或者将本发明用于其他器件的制作，这些均在本发明的保护范围之内。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线，其特征在于：包括一个定制化设计的图案化光透明导电单元阵列、第一光透明介质基板、第二光透明介质基板和一个光透明导电接地板，且在两个光透明介质基板之间引入空气层，形成多层混合介质衬底；所述的图案化光透明导电单元阵列和光透明导电接地板为具有一定光透明特性的导电材料，采用氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、导电银膜、镀银聚酯膜或者银纳米线中的至少一种；所述的光透明介质基板为具有光透明特性的介质材料，采用玻璃、亚克力中的至少一种；所述的图案化光透明导电单元阵列是由单谐振单元和组合谐振单元联合使用形成的一类异构单元，采用方便组合排列的具有多个自由度的结构设计；
采用以下结构和尺寸，从上至下分别是图案化氧化铟锡阵列、第一光透明介质基材石英玻璃基板、空气层、第二光透明介质基材石英玻璃基板、氧化铟锡接地板，它们的厚度分别为650纳米、0.55毫米、1毫米、0.55毫米、650纳米；
所述的一类异构单元，其单谐振单元是方环结构，通过调节方环边长实现反射相位的调控；组合谐振单元是方环和方形贴片的组合，当方环边长达到最大尺寸时，通过调节内部方形贴片的边长实现反射相位的调控；所述的方环结构边长ll的调节范围是2到7.5毫米，组合谐振单元中的方形贴片边长l2的调节范围是0到4毫米；导电结构单元选择方阻为2.5的氧化铟锡光透明导电薄膜。
2.根据权利要求1所述的基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线，其特征在于：使用15dBi的锥形喇叭作为馈源，在E面上偏置15 °，锥形喇叭的焦径比为0.9，整体阵列包含15×15个单元，对应的长宽均为9倍的空间波长。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的基于混合介质和异构单元的宽带光学透明反射阵天线的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定定制化设计的图案化光透明导电单元阵列的外形尺寸，然后通过磁控溅射或丝网印刷方法将光透明导电阵列沉积在第一光透明介质基板的顶部；同样地，通过磁光透明导电接地板沉积于第二光透明介质基板的底部；S2：使用空间粉或者垫片将顶部带有光透明导电阵列的第一光透明介质基板和底部带有光透明导电接地板的第二光透明介质基板对齐并进行分隔开，留出空气层，再进行加固。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849766A (en) * | 1986-07-04 | 1989-07-18 | Central Glass Company, Limited | Vehicle window glass antenna using transparent conductive film |
| CN102749771A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-10-24 | 信利工业(汕尾)有限公司 | 一种集成nfc天线的薄膜晶体管显示器 |
| KR101752630B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2017-07-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 인공위성에 탑재되는 안테나 반사판 |
| CN113328261A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-31 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于齿状弯折环和方形环的双谐振宽带透明超材料吸波器 |
| CN113555678A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-26 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 基于透明导电薄膜的太阳能电池圆极化卫通透明天线 |
| CN214898875U (zh) * | 2021-06-11 | 2021-11-26 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种增加空气层的宽带微带平面反射单元及阵列天线 |
| CN114069245A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-02-18 | 浙江工业大学 | 一种多波段透明隐身体 |
| WO2022229767A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 3M Innovative Properties Company | Optically transparent reflectarray |
| EP4167382A1 (en) * | 2021-10-12 | 2023-04-19 | TMY Technology Inc. | Electromagnetic wave reflectarray |
| CN116559856A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种基于超表面的光学微波一体化探测系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110313137B (zh) * | 2017-02-21 | 2022-06-14 | 3M创新有限公司 | 无源中继器设备、微波网络及设计中继器设备的方法 |
| US11346779B2 (en) * | 2018-11-15 | 2022-05-31 | Metawave Corporation | Optically transparent and quasi-transparent reflectarrays for 5G applications |
-
2023
- 2023-09-08 CN CN202311160850.3A patent/CN117117519B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849766A (en) * | 1986-07-04 | 1989-07-18 | Central Glass Company, Limited | Vehicle window glass antenna using transparent conductive film |
| CN102749771A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-10-24 | 信利工业(汕尾)有限公司 | 一种集成nfc天线的薄膜晶体管显示器 |
| KR101752630B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2017-07-03 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 인공위성에 탑재되는 안테나 반사판 |
| WO2022229767A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 3M Innovative Properties Company | Optically transparent reflectarray |
| CN113328261A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-08-31 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于齿状弯折环和方形环的双谐振宽带透明超材料吸波器 |
| CN214898875U (zh) * | 2021-06-11 | 2021-11-26 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种增加空气层的宽带微带平面反射单元及阵列天线 |
| CN113555678A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-10-26 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 基于透明导电薄膜的太阳能电池圆极化卫通透明天线 |
| CN114069245A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-02-18 | 浙江工业大学 | 一种多波段透明隐身体 |
| EP4167382A1 (en) * | 2021-10-12 | 2023-04-19 | TMY Technology Inc. | Electromagnetic wave reflectarray |
| CN116559856A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-08 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种基于超表面的光学微波一体化探测系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Dual-Polarized 5.75 GHz Optically Transparent Antenna Arrays;Jean Lambert Kubwimana et al.;《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》;20190731;全文 * |
| 星载反射阵天线形变对其辐射特性的影响;刘洋等;《空间科学学报》;20201231;全文 * |
| 毫米波反射阵与传输阵天线研究;夏晓岳;《万方学位论文》;20170401;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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