一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线制造技术

本申请涉及一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线，包括：第一谐振器、离子液体谐振器、同轴馈电端口和地板；第一谐振器呈筒状结构且固定设在地板上，第一谐振器内部设有离子液体，以构成所述离子液体谐振器；同轴馈电端口的一端的内导体伸入离子液体中，同轴馈电端口的另一端与地板相连；离子液体为TPC；还包括：第二谐振器；第二谐振器固定设在第一谐振器的顶部，第二谐振器呈柱状结构，且第二谐振器的截面积沿底部到顶部的方向上逐渐增大。采用本申请能够在较高频段内实现全透明、超宽带以及高辐射效率。带以及高辐射效率。带以及高辐射效率。

【技术实现步骤摘要】
一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线


[0001]本申请涉及液体介质谐振器天线
，特别是涉及一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线。

技术介绍

[0002]天线作为无线通信系统的“火眼金睛”，一直以来都是无线通信设备中的关键部件。随着无线通信技术的日新月异，通信场景越来越复杂，通信系统对天线性能的多样化要求越来越苛刻，传统天线的性能面临着巨大的挑战。随着5G移动通信的商用，系统的集成复杂度增高和多样化功能需求增加，不仅要求天线具有小型化和超宽带的特性，同时还要求天线具备高增益、可重构、低成本、绿色环保等等工作特性；同时，在一些基站通信天线领域中，天线作为了基站通信的关键部件，如果表现出“光学透明”而实现“隐身”，可以避免被用户发现而消除对天线辐射的抵触心理。
[0003]传统天线主要使用铜、铝合金等硬质金属材料制作，虽然这些金属材料的导电性能高，但是往往存在体积较大、不透明、易氧化、成本高、重构性差等缺点，很显然，传统金属天线已经无法应对当前通信系统的多样化需求。通信系统急需配备新的“眼睛”，使用新型材料设计天线显得迫在眉睫。其中液体天线由于其光学透明、可重构性强、易共形、绿色环保、节省空间、成本低、易获取、应用范围广等特点有望成为满足复杂通信需求的新一代天线的候选者，具有重要的潜在研究价值。
[0004]液体天线是使用液体材料代替传统金属材料作为辐射体的新型天线，根据研究对象和侧重点不同，目前液体天线主要分为液态金属天线以及非金属液体天线。液态金属天线近几年国内外研究报道的居多，其主要采用的材料为水银等为材料，本质上还是利用其高导电性，与传统金属天线的的辐射机理类似；但是水银有毒，从而限制其广泛使用。非金属液体天线主要使用水(蒸馏水、纯水、自来水、海水)、油等作为辐射材料，非金属液体由于易获取、构造灵活、环境友好、介电常数高等特点，在天线的成本、可重构性、小型化等方面具有巨大的优势，近些年国内外关于水天线研究报道的成果不断涌现。
[0005]然而，非金属液体水天线主要面临四个方面的问题：
[0006]1)水作为非金属液态天线使用最常用的材料，其介电常数在常温下为80左右，损耗角正切随频率增高急剧增大，从而导致水天线仅能满足低频段的需求，在高频段的辐射效率极具降低；
[0007]2)水的的品质因数(Q)较高，会导致带宽较窄，在宽带范围的工作系统中具有一定的局限性；
[0008]3)液态水的温度范围较小(0℃—100℃)，当外界环境温度低于0℃，液体会凝结为固态冰；当外界环境温度高于100℃，液体会蒸发成为水蒸气；会严重干扰天线的性能；
[0009]4)目前国内外报道的成果大部分还是采用金属作为反射地板，未实现全透明的效果。
[0010]综上所述，现有非金属液体天线(水天线)在透明性能、宽带性能以及辐射效率等
方面仍然具有一定的局限性。

技术实现思路

[0011]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线，能够在较高频段内实现全透明、超宽带以及高辐射效率。
[0012]一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线，包括：第一谐振器、离子液体谐振器、同轴馈电端口和地板；
[0013]所述第一谐振器呈筒状结构且固定设在所述地板上，所述第一谐振器内部设有离子液体，以构成所述离子液体谐振器；
[0014]所述同轴馈电端口的一端的内导体伸入所述离子液体中，所述同轴馈电端口的另一端与所述地板相连。
[0015]在其中一个实施例中，所述离子液体为TPC。
[0016]在其中一个实施例中，还包括：第二谐振器；
[0017]所述第二谐振器固定设在所述第一谐振器的顶部，所述第二谐振器呈柱状结构，且所述第二谐振器的截面积沿底部到顶部的方向上逐渐增大。
[0018]在其中一个实施例中，所述第二谐振器呈倒置的圆台结构，所述第二谐振器的母线斜度为41
°
。
[0019]在其中一个实施例中，还包括：空气带隙谐振器；
[0020]所述第二谐振器中央设有空气带隙，以构成所述空气带隙谐振器；所述空气带隙谐振器从底部到顶部贯穿所述第二谐振器。
[0021]在其中一个实施例中，还包括：导电膜；
[0022]所述导电膜采用TCF，固定设在所述地板的底部，以用于反射电磁波。
[0023]在其中一个实施例中，还包括：顶盖；
[0024]所述第一谐振器的顶部开口，所述顶盖固定设在所述第一谐振器的开口上；
[0025]所述顶盖上设有一个以上交换孔，用于排入、抽出所述离子液体或排气。
[0026]在其中一个实施例中，所述地板、所述第一谐振器、所述第二谐振器和所述顶盖均由光敏树脂材料制成。
[0027]在其中一个实施例中，所述第二谐振器采用一体成型或拼接成型。
[0028]在其中一个实施例中，所述第二谐振器上设有镂空。
[0029]上述一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线，通过离子液体谐振器，可以在Ku波段(12GHz
‑
18GHz)实现全透明(透光率>80％)、超宽带(相对带宽28％，相对带宽＝(f
h
‑
f
l
)/f0，高增益(>12dBi))的效果，并且随着温度和频率的增高，介电常数和损耗角正切tanδ值较小并比较稳定，辐射效率较高，具有透光率高、频段宽、辐射效率高、液态范围大、结构灵活、可重构性强、成本低、易获取和绿色环保的特点，适合复杂无线通信系统环境，工程应用前景广阔，可应用于新型天线、基站天线、物联网等领域。
附图说明
[0030]图1为一个实施例中全透明超宽带高增益液体介质谐振器天线的立体结构示意图；
[0031]图2为一个实施例中全透明超宽带高增益液体介质谐振器天线的结构正视图；
[0032]图3为一个实施例中全透明超宽带高增益液体介质谐振器天线的结构俯视图；
[0033]图4为一个实施例中液体介质谐振器天线结构的S
11
曲线示意图；
[0034]图5为一个实施例在12.6GHz的E面辐射方向图；
[0035]图6为一个实施例在13GHz的E面辐射方向图；
[0036]图7为一个实施例在14GHz的E面辐射方向图；
[0037]图8为一个实施例在15GHz的E面辐射方向图；
[0038]图9为一个实施例在16GHz的E面辐射方向图。
[0039]附图说明：
[0040]空气带隙谐振器1，第二谐振器2，离子液体谐振器3，交换孔4，第一谐振器5，顶盖6，地板7，同轴馈电端口8，导电膜9。
具体实施方式
[0041]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全透明超宽带高增益的液体介质谐振器天线，其特征在于，包括：第一谐振器、离子液体谐振器、同轴馈电端口和地板；所述第一谐振器呈筒状结构且固定设在所述地板上，所述第一谐振器内部设有离子液体，以构成所述离子液体谐振器；所述同轴馈电端口的一端的内导体伸入所述离子液体中，所述同轴馈电端口的另一端与所述地板相连。2.根据权利要求1所述的液体介质谐振器天线，其特征在于，所述离子液体为TPC。3.根据权利要求2所述的液体介质谐振器天线，其特征在于，还包括：第二谐振器；所述第二谐振器固定设在所述第一谐振器的顶部，所述第二谐振器呈柱状结构，且所述第二谐振器的截面积沿底部到顶部的方向上逐渐增大。4.根据权利要求3所述的液体介质谐振器天线，其特征在于，所述第二谐振器呈倒置的圆台结构，所述第二谐振器的母线斜度为41
°
。5.根据权利要求3或4所述的液体介质谐振器天线，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，张超，于杰，赵梓彤，肖培，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：