CN117673717B - 微波感应天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的微波感应天线包括由可记忆金属片材制备且呈弹簧结构设置的第一螺旋体和第二螺旋体，第一螺旋体和第二螺旋体相同，第一螺旋体和第二螺旋体彼此锁套，并一同形成圆柱体；设置于第一螺旋体和第二螺旋体之间的间隙，间隙使得第一螺旋体和第二螺旋体不接触；设置于间隙内的温度控制单元，温度控制单元在圆柱体底面上的投影为正方形的四个顶点；分别与第一螺旋体和第二螺旋体相同侧的端部连接的馈电点，馈电点与电路板连接；电路板控制温度控制单元的温度，并利用温度控制单元的温度使第一螺旋体和/或第二螺旋体在变形控制温度内发生偏移，以调节圆柱体与电路板角度。本发明克服了通信频率以及信号辐射强度无法改变的问题。
Description
技术领域
本发明涉及射频通信领域，特别是涉及一种微波感应天线。
背景技术
微波感应天线是一种对高频信号发送的天线单元，常见的微波感应天线在制作完成后，能够对发送特定频率的数据信号，以便被远端的接收设备接收。其中微波感应天线在远端辐射空间内的信号强度并不相同，当接收设备处于远端信号较弱位置和空间内时，若想能够进一步的提高接收设备信号接收的稳定性和抗干扰性，只能通过提高微波感应天线的信号发射功率。也就是说微波感应天线一旦设计完成后，其射频信号的强度分布便被确定下来，无法再做更改，无法根据接收设备的位置自适应调整辐射方向。
另外，设计好后的微波感应天线仅能对特定频率的信号发送，对特定频率的信号具有最大的发送功率，这个功率点为谐振点。当接收设备的信号接收天线的通信频率未知，且与微波感应天线的发送频率和接收频率不同时，难以完成数据的接收。所以对微波感应天线的谐振点调节，以建立与接收设备的远场通信连接，也是需要解决的一种技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波感应天线，用以解决现有技术中无法自适应调整信号辐射方向和谐振发送频率的技术问题。
本发明的的微波感应天线包括：
由受温度影响发生形变的可记忆金属片材制备且呈弹簧结构设置的第一螺旋体和第二螺旋体，其中，所述第一螺旋体和第二螺旋体具有相同的螺距、片材宽度及螺旋方向，所述第一螺旋体和第二螺旋体彼此锁套，并一同形成圆柱体，所述彼此锁套是指第一螺旋体相邻两螺旋之间嵌套第二螺旋体的一个螺旋，并依次交错；
设置于第一螺旋体和第二螺旋体之间的间隙，所述间隙使得所述第一螺旋体和第二螺旋体不接触；
设置于所述间隙内的至少四个温度控制单元，四个所述温度控制单元在所述圆柱体底面上的投影为正方形的四个顶点；
分别与所述第一螺旋体和第二螺旋体相同侧的端部连接的馈电点，所述馈电点与电路板连接；
所述温度控制单元分别与电路板连接，所述电路板控制所述温度控制单元的温度，并利用温度控制单元的温度使所述第一螺旋体和/或第二螺旋体在变形控制温度内发生偏移，以调节所述圆柱体与所述电路板角度。
本发明中微波感应天线中的电路板通过锁套在第一螺旋体和第二螺旋体中的温度控制单元对第一螺旋体和第二螺旋体的形变量进行控制，这种控制包括：使第一螺旋体和第二螺旋体在高度方向上同时伸缩，以改变两个螺旋体的螺距，从而实现改变微波感应天线发射谐振发送和接收频率；以及使第一螺旋体和/或第二螺旋体在竖直方向上发生微小角度偏移，以改变微波感应天线的辐射方向。通过本发明的微波感应天线能够克服现有技术中无法自适应调整信号辐射方向和谐振发送频率的技术问题。
附图说明
图1是第一螺旋体的结构示意图；
图2是本发明微波感应天线的结构示意图；
图3是本发明微波感应天线形变结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1，本发明的第一螺旋体10和第二螺旋体20的结构以及材料和形状均相同，所述第一螺旋体10和第二螺旋体20具有相同的螺距D、片材宽度及螺旋方向，其中，第一螺旋体10及第二螺旋体20由可记忆金属片材制备，制备后第一螺旋体10呈弹簧结构。我们在制备第一螺旋体10和第二螺旋体20时，首先对可记忆合金在加热成型，制作出形变螺旋体。形变螺旋体和第一螺旋体10以及第二螺旋体20的不同之处仅在于螺距更大，当制备完成形变螺旋体后，降低温度，对形变螺旋体施加外力使其螺距变小，至冷却后，卸载外力，即得到了第一螺旋体10和第二螺旋体20。
也就是说，当第一螺旋体10和第二螺旋体20受热后，当其温度达到可记忆合金形变温度时，第一螺旋体10和第二螺旋体20将会朝向形变螺旋体变化，螺距增加。
在本发明中，对采用以上结构的第一螺旋体10和第二螺旋体20高频信号辐射进行分析，为了简化分析我们对第一螺旋体10中的含一个完整的间隙D1的螺旋结构分析，此时该螺旋结构就等效为一个LC并联谐振电路，其间隙D1为一个等效电容，满足如下：A*C1+1/A*L1=0，其中A=j2πf；其中C1位等效电容，L1为等效电感，而A为常数，f为谐振频率。
当第一螺旋体10发送的信号频率与谐振频率时，对于第一螺旋体10外部电场来说，该第一螺旋体10处于开路状态，阻抗无穷大，此时在第一螺旋体10外部不会产生感应电流，所有电能将全部转换为磁场辐射。当第一螺旋体10发送的信号频率远小于谐振频率时，间隙D1相当于一个等效电容C1，等效电容C1处于低感抗，高容抗状态，对低频的辐射及阻抗匹配只有很小的影响，表现为短路。
当制备完成第一螺旋体10和第二螺旋体20后，其第一螺旋体10的内径，厚度，间隙宽度和螺距等被确定，此时通过设计调整不同的间隙宽度、内径和螺距，能够实现天线发射高频信号，对低频抑制的作用。
我们进一步的对第一螺旋体10进行的参数分析，以期获得谐振频率变化特性。具体的，当间隙D1宽度增加时，等效电容C1增加，第一螺旋体10的谐振频率点升高。
如图2，在本发明中，微波感应天线100包括了与第一螺旋体10结构相同的第二螺旋体20，所述第一螺旋体10和第二螺旋体20彼此锁套，并一同形成圆柱体30，所述彼此锁套是指第一螺旋体10相邻两螺旋之间嵌套第二螺旋体20的一个螺旋，并依次交错。
在这种情况下，相较于单一的第一螺旋体10来说，间隙D2缩小了，同时螺距D也缩小，一方面在谐振频率降低之外，另一方面能够提高通信频率中心点两侧的频谱精度。
具体的在这种情况下，间隙D2设置于第一螺旋体10和第二螺旋体20之间的，所述间隙D2使得所述第一螺旋体10和第二螺旋体20不接触。为了能够对第一螺旋体10和第二螺旋体20之间的间隙D2进行调整，从而能够获得不同的谐振频率，在本申请中，设置至少四个温度控制单元40，四个温度控制单元40设置在间隙D2中，四个所述温度控制单元40在所述圆柱体30底面上的投影为正方形的四个顶点；也就是说一个温度控制单元40与相邻的另一个温度控制单元40到第一螺旋体中心10的连线为彼此垂直。参阅图3，在这种情况下，当对其中的一个温度控制单元40的加热量进行控制，那么第一螺旋体10和第二螺旋体20在该温度控制单元40附近将会发生形变，朝向更大螺距的形变螺旋体变化，从而导致等效电容C1的增加，频率改变。另一方面，当第一螺旋体10和第二螺旋体20形变时，第一螺旋体10和第二螺旋体20在空间中的位置发生改变，从而能够调整第一螺旋体10和第二螺旋体20信号辐射方向，从而在信号接收设备所在的方向上辐射信号强度的增加，保证连接的稳定性。
如图2和图3，在本发明中，微波感应天线还包括馈电点50，馈电点50分别设置于所述第一螺旋体10和第二螺旋体20相同侧的端部，并与其连接，而馈电点50又电连接至电路板60。其中，所述电路板60还与温度控制单元40连接，电路板60通过控制温度控制单元40的发热量从而控制微波感应天线100的形变，即利用温度控制单元40的温度使所述第一螺旋体10和/或第二螺旋体20在变形控制温度内发生偏移，以调节所述圆柱体30与所述电路板60角度。
在本发明中，两馈电点50发送的射频信号为微波感应天线的谐振频率。
在本发明中，所述电路板60包括温度控制模块61以及射频激励模块62，所述射频激励模块62通过所述馈电点50与所述第一螺旋体10和第二螺旋体20电性连接，所述温度控制模块61分别与四个温度控制单元40连接，所述温度控制模块61通过控制电流以对温度控制单元40加热，当温度控制单元40被加热到可记忆金属的形变温度时，可记忆金属发生形变恢复至预设尺寸和状态，从而实现对第一螺旋体10和第二螺旋体20的尺寸和形状的改变，从而实现了对信号辐射方向和谐振发送频率调整的目的。
其中，本发明的可记忆金属为镍钛铬合金。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种微波感应天线，其特征在于，所述微波感应天线包括：
由受温度影响发生形变的可记忆金属片材制备且呈弹簧结构设置的第一螺旋体和第二螺旋体，其中，所述第一螺旋体和第二螺旋体具有相同的螺距、片材宽度及螺旋方向，所述第一螺旋体和第二螺旋体彼此锁套，并一同形成圆柱体，所述彼此锁套是指第一螺旋体相邻两螺旋之间嵌套第二螺旋体的一个螺旋，并依次交错；
设置于第一螺旋体和第二螺旋体之间的间隙，所述间隙使得所述第一螺旋体和第二螺旋体不接触；
设置于所述间隙内的至少四个温度控制单元，四个所述温度控制单元在所述圆柱体底面上的投影为正方形的四个顶点；
分别与所述第一螺旋体和第二螺旋体相同侧的端部连接的馈电点，所述馈电点与电路板连接；
所述温度控制单元分别与电路板连接，所述电路板控制所述温度控制单元的温度，并利用温度控制单元的温度使所述第一螺旋体和/或第二螺旋体在变形控制温度内发生偏移，所述偏移包括：
A）使第一螺旋体和第二螺旋体在高度方向上同时伸缩，以改变两个螺旋体的螺距，从而实现改变微波感应天线发射谐振波的发送和接收频率；
和/或者
B）使第一螺旋体和/或第二螺旋体在竖直方向上发生微小角度偏移，以改变微波感应天线的辐射方向，调节所述圆柱体与所述电路板角度。
2.如权利要求1所述的微波感应天线，其特征在于，所述第一螺旋体和所述第二螺旋体受温度控制单元加热后，螺距增加，以使间隙增加。
3.如权利要求1所述的微波感应天线，其特征在于，两所述馈电点发送射频信号相同。
4.如权利要求1所述的微波感应天线，其特征在于，所述电路板包括温度控制模块以及射频激励模块，所述射频激励模块通过所述馈电点与所述第一螺旋体和第二螺旋体电性连接，所述温度控制模块分别与四个温度控制单元连接，所述温度控制单元通过控制电流以对温度控制单元加热。
5.如权利要求1所述的微波感应天线，其特征在于，所述可记忆金属为镍钛铬合金。
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