[发明专利]一种基于石墨烯的微波柔性滤波天线

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯的微波柔性滤波天线。由宽带辐射天线和滤波单元组成；宽带辐射天线为微带贴片单极子天线，平面结构形状，分为三层，即石墨烯导电层、柔性介质层和石墨烯接地层；石墨烯导电层位于柔性介质层的一侧面上，石墨烯接地层位于柔性介质层的另一侧面上；石墨烯导电层由依次连接的电磁波单极子辐射臂和馈电微带组成；石墨烯接地层由石墨烯接地片和导电条组成；滤波单元为石墨烯导电层上开设长条状的谐振槽；所述谐振槽位于电磁波单极子辐射臂和馈电微带线之间，且贯穿石墨烯导电层；所述微波柔性滤波波天线沿宽度方向实现柔性弯曲。本发明在保证电路柔性的同时，较好的兼顾了2.3～3.2GHz低频段的辐射性能和4.9～5.9GHz高频段的辐射性能。

技术领域

本发明属于柔性微波电路与系统技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的微波毫米波天线。

背景技术

柔性电子是将电子器件制造在可以弯曲或延展的厚度很薄的柔性基板上，从而构成柔性电路的一种电子技术。柔性电子产品具有重量轻、可弯曲、可折叠、可延展、成本低以及制造工艺效率高的特点，因此柔性电路在个人无线通信，可穿戴式装备，可植入医疗设备，无线局域网等应用领域的需要越来越广泛与迫切，尤其是微波系统的多功能化和小型化的发展，对微波系统的柔性化和弹性化的要求越来越高，同时对微波片式系统的集成和系统封装（SIP）也提出了柔性化和弹性化的需求。虽然有一些基于高分子聚合物的柔性衬底已经应用在电路上，但是，由于现有微波集成电路和系统封装中多采用基于硅基等硬衬底电路、导电层多采用金、铜、合金等硬金属，再完全时，容易造成金属层的脱落或断裂，因此在微波电路系统上难以进行较好的柔性化设计。

随着生物医学电子的飞速发展，柔性电子技术在生物医学检测、治疗等领域的应用研究也得到了快速的发展。柔性电子不但可以应用在人体表面，例如柔性传感皮肤，也可以被应用在人体内，例如用于心脏治疗的附着在导管上的柔性电路。柔性电子产品具有易于弯曲的特点，所以柔性电子产品更容易与生物的皮肤、器官和组织的弯曲表面相匹配，通过对天线辐射单元的结构进行优化设计，使得在适当的弯曲、延展或扭曲的情况下柔性天线的性能只发生比较小的变化，从而使柔性电子设备可以为患者提供更精确和更安全的监视和治疗。同时，由于现在无限通讯设备的快速增加，通讯频率的资源紧缺，在个人自由通讯频率之间有着大量的专业应用频段，例如雷达、卫星、手机通讯等等，需尽量屏蔽这个频段无线电信号的干扰，因此天线需有一定的滤波抗干扰功能。

为了实现微波毫米波电路系统的柔性化、共形化与抗干扰，本发明研究了基于石墨烯导电层技术的微波柔性天线，分析了柔性衬底的特点与应用方式，利用石墨烯既具有良好的导电性，又具有很好柔性性的特点，将石墨烯与柔性衬底相结合，充分发挥了柔性微波衬底的优势，同时特性设计了一款用于个人无线通信的石墨烯抗干扰柔性天线来验证本发明的实现功能。

发明内容

本发明的目是提供一种基于石墨烯的微波滤波波天线。

一种基于石墨烯的微波柔性滤波波天线由宽带辐射天线和滤波单元组成；

所述宽带辐射天为微带贴片单极子天线，平面结构形状，分为三层，即石墨烯导电层、柔性介质层和石墨烯接地层；石墨烯导电层位于柔性介质层的一侧面上，石墨烯接地层位于柔性介质层的另一侧面上；

所述石墨烯导电层和石墨烯接地层材料均为石墨烯；

所述石墨烯导电层由依次连接的电磁波单极子辐射臂1和馈电微带组成；所述电磁波单极子射臂1兼顾4.9～5.9GHz高频段和2.3～3.2GHz低频段两部分；中间频段的电磁波由滤波单元滤除，以消除干扰；

所述石墨烯接地层由石墨烯接地片6和导电条9组成；

所述滤波单元为电磁波单极子射臂1上开设长条状的谐振槽8；所述谐振槽8位于电磁波单极子辐射臂1和馈电微带线之间，且贯穿石墨烯导电层；