一种基于微波输能的柔性天线阵列制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微波输能的柔性天线阵列，包括：介质基板、贴片阵列和等效接地板层；介质基板的一面与贴片阵列固定连接，其另一面与等效接地板层固定连接；本发明专利技术通过应用液态金属的打印技术以及柔性材料打印一款工作在2.45GHZ用于微波输能的液态金属天线。该液态金属贴片天线将充分发挥液态镓铟金属以及柔性介质基板可修复、柔性、可重构、抗疲劳、耐腐蚀等优势，应用在集成化小型电子设备中，实现电磁波的接收与发射，并应用于较远距离的能量无线传输，克服传统天线单位能量收集转换效率较低的缺点。效率较低的缺点。效率较低的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波输能的柔性天线阵列


[0001]本专利技术涉及天线领域，具体涉及一种基于微波输能的柔性天线阵列。

技术介绍

[0002]微波接收天线与整流电路是微波传能系统的重要组成部分，尤其作为接收端，较高的能量收集转换效率、方便快捷的敷设方式、易于与负载设备的结构共形以及具备一定自修复能力的新型接收天线对于微波输能的推广应用具有重要价值，其相对于传统的反射面天线、平面阵天线具有更强的灵活性，更是今后的必然发展趋势。
[0003]现有的传统贴片天线虽然体积较小，但存在天线装置难以共形、发生形变后无法保持性能稳定等问题，因此很大程度上限制了了传统天线的应用场景和应用价值。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于微波输能的柔性天线阵列解决了现有的传统贴片天线存在难以共形、发生形变后无法保持性能稳定的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于微波输能的柔性天线阵列，包括：介质基板、贴片阵列和等效接地板层；
[0006]所述介质基板的一面与贴片阵列固定连接，其另一面与等效接地板层固定连接。
[0007]进一步地，所述介质基板包括依次固定连接的第一PU层、第一压敏胶层、PEN层、第二压敏胶层和第二PU层；
[0008]所述第一PU层的厚度为20um；所述第一压敏胶层的厚度为10um；所述PEN层的厚度为75um；所述第二压敏胶层的厚度为10um；所述第二PU层的厚度为20um。
[0009]上述进一步方案的有益效果为：多层压制的基底材料主要由PU,PEN构成(压敏胶是粘合剂)PEN和PU高强、高模、热阻性能外，又具备优良的气体阻隔性、耐水性、耐放射性特点，是优良的柔性材料。整个基底材料不仅可以像金属一样为电场提供空腔，同时较金属基底有更良好的机械性能，抗弯折，易共形。
[0010]进一步地，所述贴片阵列包括：第一天线贴片、第二天线贴片、第三天线贴片、第四天线贴片、第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第五传输线、第六传输线、第七传输线、第八传输线、第九传输线、第十传输线、第十一传输线、第十二传输线、第十三传输线、第十四传输线、第十五传输线和第十六传输线；
[0011]所述第一天线贴片、第二天线贴片、第三天线贴片和第四天线贴片上均设有凹槽；所述第一传输线的一端嵌入第一天线贴片的凹槽内，并与第一天线贴片连接，其另一端与第五传输线的一端连接；所述第二传输线的一端嵌入第二天线贴片的凹槽内，并与第二天线贴片连接，其另一端与第六传输线的一端连接；所述第三传输线的一端嵌入第三天线贴片的凹槽内，并与第三天线贴片连接，其另一端与第七传输线的一端连接；所述第四传输线的一端嵌入第四天线贴片的凹槽内，并与第四天线贴片固定连接，其另一端与第八传输线的一端连接；所述第九传输线的一端与第五传输线的另一端连接，其另一端与第六传输线
的另一端连接；所述第十传输线的一端与第八传输线的另一端连接，其另一端与第七传输线的另一端连接；所述第十五传输线的一端与第九传输线的几何中心位置连接，其另一端与第十一传输线的一端连接；所述第十六传输线的一端与第十传输线的几何中心位置连接，其另一端与第十一传输线的另一端连接；所述第十二传输线的一端与第十一传输线的几何中心位置连接，其另一端与第十三传输线的一端连接；所述第十三传输线的另一端与第十四传输线的一端连接。
[0012]213、第九传输线；214、第十传输线；215、第十一传输线；216、第十二传输线；217、第十三传输线；218、第十四传输线；219、第十五传输线；220、第十六传输线；301、导电柱
[0013]上述进一步方案的有益效果为：不同宽度的传输线可以视为不同阻抗的电阻，传输线的相交可以视为纯电阻的串并联。最简单的阻抗匹配网络为四分之一波长传输线，可以起到阻抗变换的作用使终端达到匹配但是改方法会对带宽产生极大的限制，而且在数量较多的阵元间难以实现。因此不同宽度的匹配网络是非常必要的。以T形网格(即第九传输线和第十五传输线构成的T形网格，第十传输线和第十六传输线构成的T形网格)为例，T形的出现是为了在阻抗匹配的同时简化阵列的结构，例如是1:2的阻抗转换，天线贴片末端与50欧姆匹配，经阻抗转换后为100欧姆，T形两段的传输线可以视为并联，并联之后阻值当然为50欧姆，整个天线阵列的匹配网络就是以50欧姆为标准持续下去，确保各个部分匹配。
[0014]进一步地，所述第一天线贴片、第二天线贴片、第三天线贴片和第四天线贴片的长宽均为32.8mm；
[0015]所述凹槽的长度为11mm，其宽度为1.8mm；所述第一传输线、第二传输线、第三传输线和第四传输线的长度均为19mm，其宽度均为0.8mm；所述第五传输线、第六传输线、第七传输线和第八传输线均为L型传输线；
[0016]所述L型传输线的线宽为5mm、长边长度为18mm和短边长度为10mm，其弯折处设有三段式外径倒角和三段式内径倒角；所述三段式外径倒角的轮廓区域为3
×
3mm，所述三段式内径倒角的轮廓区域为1
×
1mm；
[0017]所述第九传输线和第十传输线的长度均为40mm，其宽度均为3mm；所述第十五传输线和第十六传输线的长度均为15mm，其宽度均为5mm；所述第十一传输线的长度为38mm，其宽度为3mm；所述第十二传输线的长度为10mm，其宽度为3mm；所述第十三传输线的长度为24.4mm，其宽度为3mm；所述第十四传输线的长度为65.5mm，其宽度为3mm。
[0018]上述进一步方案的有益效果为：
[0019]1、金属贴片与环境中2.45GHZ的电磁波发生谐振进而产生电流实现能量的传输。因此贴片的尺寸直接决定了发生谐振的频率。边长为32.8mm正方形的贴片，使得微波能量透射程度大，反射程度小，同时保证谐振极点在2.45GHZ。
[0020]2、开槽会延长电流径，可以改善电测磁场的接受方向，同时使贴片阵元和传输线间获得较好的匹配，使得谐振极点(即S11最低点)的S11参数尽量小。
[0021]3、倒角在传输线的方向改变处，直角形的转角会导致多个寄生谐波的出现，因而弧形倒角可以较有效的抑制谐波的出现。确保2.45GHZ以为没有其他谐振极点。
[0022]4、各类传输线：(除材料外)传输线最核心的参数为宽和高。在高不变的前提下，不同宽度的传输线对能量的通过程度，各阵元间的匹配程度均不同，因此本申请用了不同宽度的传输线，并形成网络，使贴片间达到良好的匹配效果，同时使通带带宽尽可能大(当信
号不稳定时也可以获得能量)。
[0023]进一步地，还包括馈电接口，所述馈电接口包括：导电柱、绝缘层和地线层；所述绝缘层为圆柱形，并设有贯穿上下底面的通孔；
[0024]所述导电柱的一端嵌入通孔中，与绝缘层固定连接；
[0025]所述地线层为铺铜层，所述铺铜层与导电柱外表面固定连接。
[0026]进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波输能的柔性天线阵列，其特征在于，包括：介质基板(1)、贴片阵列(2)和等效接地板层(4)；所述介质基板(1)的一面与贴片阵列(2)固定连接，其另一面与等效接地板层(4)固定连接。2.根据权利要求1所述的基于微波输能的柔性天线阵列，其特征在于，所述介质基板(1)包括依次固定连接的第一PU层、第一压敏胶层、PEN层、第二压敏胶层和第二PU层；所述第一PU层的厚度为20um；所述第一压敏胶层的厚度为10um；所述PEN层的厚度为75um；所述第二压敏胶层的厚度为10um；所述第二PU层的厚度为20um。3.根据权利要求1所述的基于微波输能的柔性天线阵列，其特征在于，所述贴片阵列(2)包括：第一天线贴片(201)、第二天线贴片(202)、第三天线贴片(203)、第四天线贴片(204)、第一传输线(205)、第二传输线(206)、第三传输线(207)、第四传输线(208)、第五传输线(209)、第六传输线(210)、第七传输线(211)、第八传输线(212)、第九传输线(213)、第十传输线(214)、第十一传输线(215)、第十二传输线(216)、第十三传输线(217)、第十四传输线(218)、第十五传输线(219)和第十六传输线(220)；所述第一天线贴片(201)、第二天线贴片(202)、第三天线贴片(203)和第四天线贴片(204)上均设有凹槽；所述第一传输线(205)的一端嵌入第一天线贴片(201)的凹槽内，并与第一天线贴片(201)连接，其另一端与第五传输线(209)的一端连接；所述第二传输线(206)的一端嵌入第二天线贴片(202)的凹槽内，并与第二天线贴片(202)连接，其另一端与第六传输线(210)的一端连接；所述第三传输线(207)的一端嵌入第三天线贴片(203)的凹槽内，并与第三天线贴片(203)连接，其另一端与第七传输线(211)的一端连接；所述第四传输线(208)的一端嵌入第四天线贴片(204)的凹槽内，并与第四天线贴片(204)固定连接，其另一端与第八传输线(212)的一端连接；所述第九传输线(213)的一端与第五传输线(209)的另一端连接，其另一端与第六传输线(210)的另一端连接；所述第十传输线(214)的一端与第八传输线(212)的另一端连接，其另一端与第七传输线(211)的另一端连接；所述第十五传输线(219)的一端与第九传输线(213)的几何中心位置连接，其另一端与第十一传输线(215)的一端连接；所述第十六传输线(220)的一端与第十传输线(214)的几何中心位...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文雄，明若彤，郭思为，李鑫源，罗思怡，张淮清，陈远洋，冯贞晶，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：