[发明专利]一种基于液体金属的极化、频率可重构天线

说明书

本申请一种基于液体金属的极化、频率可重构天线，该发明由基板、金属贴片、3D打印轨道、同轴探针、管道和液体金属镓铟合金组成。FR4基板的上表面为中心有十字隙缝的圆型金属贴片，3D打印轨道附着于贴片上方，通过管道将液体金属注入轨道实现隙缝的长度变化，从而调节天线的极化与工作频率。实现了左旋极化、右旋极化和两个正交的线极化之间的极化重构。在圆极化模式下天线工作于1.86GHz‑1.92GHz，增益可达到3.5dBi。在线极化模式下，能够实现从1.82GHz到2GHz连续的频率可调，增益可达到3.8dBi。利用液体金属的流动特性，该天线在极化上高度可调，同时在线极化模式下实现了频率的连续可调，相比传统材料的可重构天线进一步提高了可重构性。

技术领域

本申请涉及可重构天线领域，特别是基于液体金属的可重构天线。

背景技术

随着无线通信技术的发展，天线的运用场景多且复杂。传统天线由于固定的结构和材料，往往只能工作于一种场景下，可适应性不强。近年来，出现了越来越多可重构天线的设计。可重构天线突破了传统天线运用场景的局限性，单个天线结构就能够实现不同的工作频率、极化模式和辐射方向，能够根据不同的需求呈现不同的性质。

可重构天线常运用二极管、射频微机电系统等器件实现天线性能的可重构，然而此类器件往往只有有限的状态且位置固定，限制了天线可重构过程的灵活性。

发明内容

本申请目的在于克服现有技术不足，提出了一种基于液体金属的极化、频率可重构天线。利用液体金属镓铟合金的流动特性，使得天线可重构的状态更加灵活。

基础技术方案：

本申请不仅可以工作在左旋极化、右旋极化、两种线极化四个不同的极化状态。还在线极化模式下实现了工作频率的连续可调。本申请涉及可重构天线的设计、基于液体金属的可重构方法设计以及天线的结构优化。

实施例1技术方案

介基板1的厚度为3.5mm，宽度、长度为65mm的FR4材料，其在1GHz下的介电常数为ε_r＝2.8，正切损耗为tanδ＝0.021。金属贴片2半径18.5mm，其正中心为宽度为2mm，长度为21mm的两个矩形垂直构成的十字隙缝，贴片材料为铜，导电率为σ＝5.8×10⁷S/m。3D打印轨道3为Formlabs Clear SLA resin光敏树脂材料，其1MHz下介电常数为ε_r＝3.9，正切损耗为tanδ＝0.03。其由两个长度44mm，宽度4mm，高度1.3mm的长方体正交组成。其四条分枝下部分别有4个轨道，轨道宽度为2.5mm，长度为9.7mm，高度为0.3mm，用以承载液体金属。该3D打印轨道用光明胶附着于圆形贴片2之上，十字轨道与十字隙缝对齐。液体金属6的长度为1.5mm，宽度为2.5mm，高度为0.3mm，材料为镓铟合金，其导电率为σ＝3.5×10⁶S/m。

实施例3技术方案

介基板1的厚度为3.5mm，宽度、长度为65mm的FR4材料，其在1GHz下的介电常数为ε_r＝2.8，正切损耗为tanδ＝0.021。金属贴片2半径18.5mm，其正中心为宽度为2mm，长度为21mm的两个矩形垂直构成的十字隙缝，贴片材料为铜，导电率为σ＝5.8×10⁷S/m。3D打印轨道3为Formlabs Clear SLA resin光敏树脂材料，其1MHz下介电常数为ε_r＝3.9，正切损耗为tanδ＝0.03。其由两个长度44mm，宽度4mm，高度1.3mm的长方体正交组成。其四条分枝下部分别有4个轨道，轨道宽度为2.5mm，长度为9.7mm，高度为0.3mm，用以承载液体金属。该3D打印轨道用光明胶附着于圆形贴片2之上，十字轨道与十字隙缝对齐。液体金属6宽度为2.5mm，高度为0.3mm，材料为镓铟合金，其导电率为σ＝3.5×10⁶S/m。其中较长者的长度为9.7mm。

附图说明