一种液态金属可重构天线及其重构方法技术

本发明专利技术涉及天线技术领域，公开了一种液态金属可重构天线及其重构方法，其中液态金属可重构天线包括天线单元和形变机构，天线单元包括弹性基底和弹性封装层，弹性基底承载有液态金属，弹性封装层覆盖于液态金属的外侧，用于封装液态金属；形变机构用于使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种；天线单元上设有用于连接液态金属和馈线的馈线接头。本发明专利技术通过将液态金属封装在弹性封装部件中，构成形态可变的天线单元，然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种，实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节。

A liquid metal reconfigurable antenna and its reconfiguration method

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属可重构天线及其重构方法
本专利技术涉及天线
，特别是涉及一种液态金属可重构天线及其重构方法。
技术介绍
天线是一种用来发射或接收无线电波的部件，作为无线通信设备中最为基础的部件，其性能直接关系到通信系统的质量。传统天线通常是为某一特定的应用场合而设计，天线的结构和性能难以随着应用需要而变化，随着无线信息系统向大容量、多功能、超宽带的方向发展，系统集成度越来越高，通信系统中天线的种类和数量不断增加，这不但增加了整个系统的重量和成本，也使得天线之间的电磁耦合严重，相互干扰，影响了天线的性能和系统稳定性。为了解决这一问题，可重构天线的概念应运而生，并逐渐成为天线
的研究热点，其思路是通过灵活改变天线结构，引起天线上的电流分布的变化，从而切换天线的工作模式，实现频率、方向图、极化方式等特性参数的可重构。目前，可重构天线通常有两种主要的实现方法：1)通过加载可变电容，使得天线的等效电长度发生变化，从而改变天线的工作频率；2)通过使用开关元件来切换选择天线的不同工作结构，从而实现天线多种模式的选择，常用的开关有PIN二极管开关和微机电系统开关。然而，通过上述方式得到的重构状态非常有限，且所加载的开关或变电容器件难以在高功率微波收发下长时间稳定工作。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种结构简单、调节方便的液态金属可重构天线，以解决现有可重构天线重构能力有限、收发灵敏度低的问题。本专利技术的另一目的是提供一种重构上述液态金属可重构天线的重构方法，以解决现有可重构天线的重构方法复杂、效率低的问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种液态金属可重构天线，包括形变机构和至少一个天线单元；所述天线单元包括弹性基底和弹性封装层，所述弹性基底承载有液态金属；所述弹性封装层覆盖于所述液态金属的外侧，用于封装所述液态金属；所述形变机构用于使所述天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种；所述天线单元上设有用于连接所述液态金属和馈线的馈线接头。其中，所述形变机构包括扭转机构和拉伸机构；所述天线单元的第一端连接所述扭转机构的输出端，所述扭转机构用于扭转所述天线单元，以使得所述天线单元产生扭转形变；所述拉伸机构包括基座、螺杆和活动块；所述基座转动连接所述螺杆的尾部，所述螺杆的螺槽连接所述活动块的一端，以带动所述活动块沿所述螺杆的轴线方向运动，所述活动块的另一端连接所述天线单元的第二端；所述拉伸机构用于拉伸所述天线单元，以使得所述天线单元产生拉伸形变。其中，所述拉伸机构还包括电机，所述电机的输出轴与所述螺杆同轴连接，以带动所述螺杆同步旋转。其中，所述扭转机构的输出端设置有角度传感器。其中，所述形变机构包括充气机构；所述天线单元的内部设置有充气通道，所述充气机构用于向所述充气通道内注入气体，以使得所述天线单元产生膨胀形变。其中，所述充气通道的进气口处设置有压力传感器。其中，所述弹性基底为球状弹性基底，所述充气通道位于所述球状弹性基底的内侧。其中，所述液态金属螺旋环绕于所述球状弹性基底。其中，所述天线单元的数量为多个，多个所述天线单元依次贴合；多个所述天线单元的液态金属分别连接同一所述馈线接头。本专利技术还提供一种重构上述所述的液态金属可重构天线的重构方法，包括以下步骤：实时获取所述液态金属可重构天线的实际天线参数，对比预设天线参数和所述实际天线参数，并将对比结果输送至控制器；所述控制器根据所述对比结果输出形变信号，以使得所述形变机构改变所述天线单元的形状。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的一种液态金属可重构天线及其重构方法，其中所述液态金属可重构天线通过将液态金属封装在弹性封装部件中，构成形态可变的天线单元，然后再利用形变机构使天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种，实现对液态金属可重构天线的频率和极化方式等参数的调节，具有较多连续可调的天线形态。本专利技术所提供的液态金属可重构天线还可承受微波高功率输入，且可连续可靠地工作。本专利技术的重构方法，通过对天线参数进行实时测量，并根据实际参数和预设参数之间的差值调节天线的物理形态参数，实现可重构天线的多种性能参数之间的转换，方法简单，可操作性强。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种液态金属可重构天线的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的一种天线单元的结构示意图；图3是本专利技术实施例中的另一种天线单元的结构示意图；图4是本专利技术实施例中的另一种液态金属可重构天线的结构示意图；图5是图4中的天线单元的结构示意图；图6是本专利技术实施例中的一种液态金属可重构天线阵列的示意图；附图标记说明:1：天线单元；11：液态金属；12：弹性基底；13：弹性封装层；14：充气通道；15：进气口；2：馈线接头；3：扭转机构；4：拉伸机构；41：第一基座；42：第一螺杆；43：第一活动块；44：第一固定块；5：充气机构；6：固定机构；61：第二基座；62：第二螺杆；63：第二活动块；64：第二固定块；7：控制器；8：天线排；9：总控制器。具体实施方式为使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对专利技术中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于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。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1是本专利技术实施例中的一种液态金属可重构天线的结构示意图，图4是本专利技术实施例中的另一种液态金属可重构天线的结构示意图。如图1和图4所示，本专利技术提供的液态金属可重构天线包括天线单元1和形变机构，形变机构用于使天线单元1产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种。此处的拉伸形变是指天线单元1的两端受到压力或拉力时，天线单元1的长度发生改变。此处的扭转形变是指天线单元1的两端分别受到方向相反的力矩作用而发生扭转，使得天线单元1的表面上的纵向线变成螺旋线。此处的膨胀形变是指天线单元1的内部有充气通道，充气通道充气后压力升高，天线单元1内部压力高于外界压力，因而向外膨胀扩大，使得天线单元1发生膨胀伸展。进一步地，形变机构可以使天线单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属可重构天线，其特征在于，包括形变机构和至少一个天线单元；所述天线单元包括弹性基底和弹性封装层，所述弹性基底承载有液态金属；所述弹性封装层覆盖于所述液态金属的外侧，用于封装所述液态金属；所述形变机构用于使所述天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种；所述天线单元上设有用于连接所述液态金属和馈线的馈线接头。/n

【技术特征摘要】
1.一种液态金属可重构天线，其特征在于，包括形变机构和至少一个天线单元；所述天线单元包括弹性基底和弹性封装层，所述弹性基底承载有液态金属；所述弹性封装层覆盖于所述液态金属的外侧，用于封装所述液态金属；所述形变机构用于使所述天线单元产生拉伸形变、扭转形变或者膨胀形变中的一种或多种；所述天线单元上设有用于连接所述液态金属和馈线的馈线接头。


2.根据权利要求1所述的液态金属可重构天线，其特征在于，所述形变机构包括扭转机构和拉伸机构；
所述天线单元的第一端连接所述扭转机构的输出端，所述扭转机构用于扭转所述天线单元，以使得所述天线单元产生扭转形变；
所述拉伸机构包括基座、螺杆和活动块；所述基座转动连接所述螺杆的尾部，所述螺杆的螺槽连接所述活动块的一端，以带动所述活动块沿所述螺杆的轴线方向运动，所述活动块的另一端连接所述天线单元的第二端；所述拉伸机构用于拉伸所述天线单元，以使得所述天线单元产生拉伸形变。


3.根据权利要求2所述的液态金属可重构天线，其特征在于，所述拉伸机构还包括电机，所述电机的输出轴与所述螺杆同轴连接，以带动所述螺杆同步旋转。


4.根据权利要求2所述的液态金属可重构天线，其特征在于，所述扭转机构的输出端设置有角度传感器。

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，刘静，邓中山，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11