一种方向图可重构天线和一种通讯设备制造技术

本发明专利技术公开一种方向图可重构天线和一种通讯设备。所述方向图可重构天线包括：基板、偶极子天线辐射单元、金属片和石墨烯片。偶极子天线辐射单元设置于基板的表面，石墨烯片设置于所述偶极子天线辐射单元周围，金属片设置于相邻两个所述石墨烯片之间。本发明专利技术通过调整相邻两个石墨烯片加设的电压值来控制相邻两个石墨烯片的化学势，从而改变相邻两个石墨烯片之间的金属片的内部电磁场的分布，进而控制偶极子天线辐射单元的辐射信号的方向，最终实现天线的方向图可重构。由于石墨烯的工作频率覆盖了太赫兹频段，因此，本发明专利技术的方向图可重构天线可实现太赫兹频段通信系统射频终端的信号发射与接收，提高了通讯效率。

【技术实现步骤摘要】
一种方向图可重构天线和一种通讯设备
本专利技术涉及天线领域，特别是涉及一种方向图可重构天线和一种通讯设备。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，要求天线的特性参数能够根据环境变化作出快速响应。由此而言，可重构天线是一种很好的解决方案。理想的可重构天线能够根据实际需求对天线的参数，如工作频率、辐射方向图和极化方式等进行独立调整。但根据目前的研究情况，仅能够对一个或者两个参数进行调整。而方向图可重构天线通过使信号指向目标方向，从而能够避免噪音干扰，提高安全性，节省能量，它是可重构天线领域中非常重要的部分。相比于微波通信，太赫兹通信具有具有传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好等诸多特性。虽然太赫兹通信具有显著的优势，但是传统的电学、光学器件都不能满足太赫兹波以及太赫兹通信系统器件的频率需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方向图可重构天线和一种通讯设备，用于太赫兹频段通信系统射频终端的信号发射与接收，提高了通讯效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种方向图可重构天线，包括：基板；偶极子天线辐射单元，设置于所述基板的上表面，用于发射天线辐射信号；石墨烯片，设置于所述偶极子天线辐射单元周围；所述石墨烯片的上下表面加设有直流电压，通过调整相邻两个所述石墨烯片加设的电压值来控制相邻两个所述石墨烯片的化学势；金属片，设置于相邻两个所述石墨烯片之间，用于连接相邻两个所述石墨烯片，通过调整相邻两个所述石墨烯片的化学势，从而改变相邻两个所述石墨烯片之间的所述金属片的内部电磁场的分布，进而调整所述天线辐射信号的方向。可选的，所述基板包括：接地层，处于所述基板的最底层；硅基层，设置在所述接地层的上表面；介质层，设置在所述硅基层的上表面；所述石墨烯片和所述硅基层之间设有直流电压。可选的，所述偶极子天线辐射单元为两个，两个所述偶极子天线辐射单元交叉设置。可选的，两个所述偶极子天线辐射单元正交设置。可选的，所述偶极子天线辐射单元能够沿着自身的中心旋转。可选的，所述介质层的材料为聚酰亚胺，所述介质层的厚度为35um。可选的，多个所述石墨烯片均匀设置于所述偶极子天线辐射单元周围。本专利技术还提供了一种通讯设备，所述通讯设备包括上述所述的方向图可重构天线。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种方向图可重构天线和一种通讯设备。所述方向图可重构天线包括：基板、偶极子天线辐射单元、金属片和石墨烯片。偶极子天线辐射单元设置于基板的表面，石墨烯片设置于偶极子天线辐射单元周围，金属片设置于相邻两个石墨烯片之间。本专利技术通过调整相邻两个所述石墨烯片的化学势，改变石墨烯的电导率，调节石墨烯贴片的阻抗状态，改变其电流分布，从而改变相邻两个所述石墨烯片之间的所述金属片的内部电磁场的分布，使得金属片起到类似于反射器或引向器的作用，进而控制偶极子天线辐射单元的辐射信号的方向。同时由于石墨烯的工作频率覆盖了太赫兹频段，因此，本专利技术的方向图可重构天线可实现太赫兹频段通信系统射频终端的信号发射与接收。又基于太赫兹通信系统具有通讯传输速率高、容量大、方向性强、安全性高及穿透性好的特性，所以，本专利技术的方向图可重构天线提高了通讯效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术方向图可重构天线的实施例的主视图；图2为本专利技术方向图可重构天线的实施例的侧视图；图3为基于本专利技术方向图可重构天线的实施例的工作时的E面方向图一；图4为基于本专利技术方向图可重构天线的实施例的工作时的E面方向图二；图5为基于本专利技术方向图可重构天线的实施例的工作时的回波损耗特性图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种方向图可重构天线和一种通讯设备，用于太赫兹频段通信系统射频终端的信号发射与接收，提高射频通讯的效率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供了一种方向图可重构天线基板，图1为本专利技术方向图可重构天线的实施例的主视图；图2为本专利技术方向图可重构天线的实施例的侧视图。如图1所示，本实施例提供的方向图可重构天线包括：第一偶极子天线辐射单元11、第二偶极子天线辐射单元12、基板13、金属片14、第一石墨烯片101、第二石墨烯片102、第三石墨烯片103、第四石墨烯片104、第五石墨烯片105、第六石墨烯片106、第七石墨烯片107和第八石墨烯片108。第一偶极子天线辐射单元11和第二偶极子天线辐射单元12设置于基板13的上表面，用于发射天线辐射信号。第一石墨烯片101、第二石墨烯片102、第三石墨烯片103、第四石墨烯片104、第五石墨烯片105、第六石墨烯片106、第七石墨烯片107和第八石墨烯片108设置于第一偶极子天线辐射单元11和第二偶极子天线辐射单元12周围；石墨烯片的上下表面加设有直流电压，通过调整相邻两个石墨烯片加设的电压值来控制相邻两个石墨烯片的化学势。金属片14，设置于相邻两个石墨烯片之间，用于连接相邻两个石墨烯片，通过调整相邻两个所述石墨烯片的化学势，改变石墨烯的电导率，调节石墨烯贴片的阻抗状态，改变其电流分布，从而改变相邻两个所述石墨烯片之间的所述金属片的内部电磁场的分布，使得金属片起到类似于反射器或引向器的作用，进而控制偶极子天线辐射单元的辐射信号的方向。如图2所示，基板13为复合材料基板，自下而上依次叠加的为接地层201，硅基层202和介质层203。接地层201，处于基板13的最底层；硅基层202，设置在接地层201的上表面；介质层203，设置在硅基层202的上表面；石墨烯片和硅基层202之间设有直流电压，用于调节石墨烯的表面电导率。印刷在基板13上表面中间的第一偶极子天线辐射单元11和第二偶极子天线辐射单元12长80um，宽2um，两臂中间间隙为2um，并且相互正交，两个偶极子天线辐射单元中间处使用集总端口馈电。金属片14外径为70um，内径为60um，材料为导体。环形金属片14中嵌有8个石墨烯片，长10um，宽5um，每个石墨烯贴片中心相差45度，均匀分布于环形金属片上，其厚度为1nm。基板13边长为340um，其中介质层203的材料为聚酰亚胺，介电常数为3.5，损耗正切角为0.0027，介质层203厚度为35um；硅基层202厚度为5um，其介电常数为11.9，损耗正切角为0.0025，接地层201厚度为5um。根据石墨烯的表面电导率Kobo公式：σs＝σinter+σintra其中，σs为石墨烯的表面电导率，σinter为石墨烯的带内电导率，σintra为石墨烯的带间电导率。i代表虚数，γ是碰撞频率，γ＝1/2τ，τ是接近τ＝0.5ps的电子散射时间，ps是皮秒，时间单位，T为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方向图可重构天线，其特征在于，所述方向图可重构天线包括：基板；偶极子天线辐射单元，设置于所述基板的上表面，用于发射天线辐射信号；石墨烯片，设置于所述偶极子天线辐射单元周围；所述石墨烯片的上下表面加设有直流电压，通过调整相邻两个所述石墨烯片加设的电压值来控制相邻两个所述石墨烯片的化学势；金属片，设置于相邻两个所述石墨烯片之间，用于连接相邻两个所述石墨烯片，通过调整相邻两个所述石墨烯片的化学势，从而改变相邻两个所述石墨烯片之间的所述金属片的内部电磁场的分布，进而调整所述天线辐射信号的方向。

【技术特征摘要】
1.一种方向图可重构天线，其特征在于，所述方向图可重构天线包括：基板；偶极子天线辐射单元，设置于所述基板的上表面，用于发射天线辐射信号；石墨烯片，设置于所述偶极子天线辐射单元周围；所述石墨烯片的上下表面加设有直流电压，通过调整相邻两个所述石墨烯片加设的电压值来控制相邻两个所述石墨烯片的化学势；金属片，设置于相邻两个所述石墨烯片之间，用于连接相邻两个所述石墨烯片，通过调整相邻两个所述石墨烯片的化学势，从而改变相邻两个所述石墨烯片之间的所述金属片的内部电磁场的分布，进而调整所述天线辐射信号的方向。2.根据权利要求1所述的方向图可重构天线，其特征在于，所述基板包括：接地层，处于所述基板的最底层；硅基层，设置在所述接地层的上表面；介质层，设置在所述硅基层的上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮久福，赵欣悦，黄波，尹治平，宋哲，刘玉宝，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34