一种柔性天线及其加工方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，公开了一种柔性天线，包括贴片部分和馈电部分，所述贴片部分的底部与所述馈电部分的顶部连接；所述贴片部分包括第一介质基板和金属合金贴片，所述金属合金贴片嵌入所述第一介质基板中，所述第一介质基板采用PDMS有机材料，所述金属合金贴片采用EGaIn材料；所述馈电部分包括第二介质基板，所述第二介质基板采用PDMS有机材料。该柔性天线相比较传统天线而言具有可形变的特性，其形状可随工作环境要求做出改变，从而达到可适应多种工作条件。多种工作条件。多种工作条件。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性天线及其加工方法


[0001]本专利技术涉及通信
，具体而言，涉及一种柔性天线及其加工方法。

技术介绍

[0002]目前，通信系统中多采用固体天线，而随着通信设备向着小型化、多功能化和多频段方向发展，固体天线往往很难兼顾小尺寸、宽频带和可形变等一系列优异性能。所以在某些特定的工作环境中，传统天线已经很难满足上述各种需求。
[0003]由于固态金属天线在受力弯曲时其结构会起皱，甚至破裂，导致天线功能失效。因此，固态技术天线无法应用于设备表面弯曲。JH So等人在2009年发现镓铟合金(Eutectic Gallium
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Indium,EGaIn)在室温下呈液态，且具备天线所需的电特性，是一种可替代铜的新形天线材料，并制作了一款形状可逆和机械可调的液态天线，辐射效率可达到铜天线的90％。(So JH,Thelen J,Qusba A,et al.Reversibly deformable and mechanically tunable fluidic antennas[J].Advanced Functional Materials,2009,19(22):3632
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3637.)Liu等人表明采用EGaln作为材料制成的天线具有铜材质所不具备的特性，如反复弯折不会导致材料“疲劳”，以及在受到外力作用被截断或弯曲时具有自我修复能力。(Liu T,Sen P,Kim CJ,et al.Characterization of nontoxic liquid
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metal alloy Galinstan for applications in microdevices[J].Journal of Microelectromechanical Systems,2012,21(2):443
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450.)以此达到天线可工作于不同角度的弯曲表面，而其工作性能基本保持优良的目的。
[0004]有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：固态金属天线在受力弯曲时易损坏，不能适应多变的工作条件。目的在于提供一种柔性天线及其加工方法，采用液态金属介质代替天线辐射单元所使用的固体金属材料，且介质基板采用柔性有机材料，使天线的形状可随工作环境要求做出改变，从而达到可适应多种工作条件的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一方面，本专利技术提供一种柔性天线，包括贴片部分和馈电部分，所述贴片部分的底部与所述馈电部分的顶部连接；所述贴片部分包括第一介质基板和金属合金贴片，所述金属合金贴片嵌入所述第一介质基板中，所述第一介质基板采用PDMS有机材料，所述金属合金贴片采用EGaIn材料；所述馈电部分包括第二介质基板，所述第二介质基板采用PDMS有机材料。
[0008]进一步的，所述金属合金贴片包括U形槽；所述馈电部分包括金属接地面和馈电线路，所述金属接地面位于所述第二介质基板的顶部，所述馈电线路位于所述介质基板的下部，所述金属接地面的顶部与所述第一介质基板的底部连接；所述金属接地面包括耦合槽，所述耦合槽的中心与所述金属合金贴片的中心重合；所述馈电线路包括微带线、1/4波长阻
抗转换器和馈电端口，所述微带线的一端连接所述馈电端口，所述微带线的另一端连接所述1/4波长阻抗转换器。
[0009]进一步的，所述金属合金贴片为矩形，所述耦合槽为H形槽，所述H形槽的槽缝中心与所述金属合金贴片的中心重合。
[0010]进一步的，所述柔性天线还包括泡沫柱，所述泡沫柱的一端连接所述第一介质基板的底部，所述泡沫柱的另一端连接所述金属接地面的顶部。
[0011]进一步的，所述馈电端口位于所述第二介质基板的一侧面的中心位置，所述微带线位于所述第二介质基板的底部中心位置。
[0012]进一步的，所述第一介质基板、所述金属合金贴片、所述U形槽、所述第二基板、所述金属接地面、所述H形槽、所述微带线、所述1/4波长阻抗转换器和所述泡沫柱的尺寸可调，所述尺寸包括长、宽和高；所述金属合金贴片与所述第一介质基板底部之间的距离可调。
[0013]另一方面，本专利技术提供一种柔性天线的加工方法，包括以下步骤：选择由PDMS有机材料制成的第一介质基板第二介质基板；在所述第一介质基板内嵌入材质为EGaIn的金属合金贴片，得到柔性天线的贴片部分；在所述第二介质基板上设置馈电线路，得到柔性天线的馈电部分；将所述贴片部分的底部与所述馈电部分的顶部连接，得到完整的柔性天线。
[0014]进一步的，所述柔性天线的加工方法还包括以下步骤：在所述金属合金贴片上开设U形槽；在所述第二介质基板的顶部覆盖金属接地面，将所述金属接地面的顶部与所述第一介质基板的底部连接，在所述金属接地面上开设耦合槽，将所述耦合槽的中心与所述金属合金贴片的中心对齐；将所述金属合金贴片加工为矩形，将所述耦合槽加工为H形，将H形的耦合槽的槽缝中心与矩形金属合金贴片的中心对齐；在所述第一介质基板的底部和所述金属接地面的顶部之间添加泡沫柱。
[0015]进一步的，在所述第二介质基板上设置馈电线路包括以下步骤：在所述第二介质基板的一侧面的中心位置开设馈电端口，在所述第二介质基板的底部中心位置安装微带线，在所述第二介质基板上安装1/4波长阻抗转换器；将所述微带线的一端与所述馈电端口连接，将所述微带线的另一端与所述1/4波长阻抗转换器连接。
[0016]进一步的，所述柔性天线的加工方法还包括以下步骤：调整所述第一介质基板、所述金属合金贴片、所述U形槽、所述第二基板、所述金属接地面、所述耦合槽、所述微带线、所述1/4波长阻抗转换器和所述泡沫柱的尺寸；调整所述金属合金贴片与所述第一介质基板底部之间的距离。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0018]1、采用EGaIn材料的金属合金贴片代替传统天线辐射单元所使用的固体金属材料，且贴片部分和馈电部分的介质基板均采用PDMS柔性有机材料，使得该柔性天线相比较传统天线而言具有可形变的特性，因此该柔性天线的形状可随工作环境要求做出改变，从而达到可适应多种工作条件的目的。
[0019]2、通过在金属合金贴片上开设U形槽，在金属接地面上开设耦合槽，增加了该柔性天线的带宽。
[0020]3、该柔性天线的各部分结构的尺寸可调，可实现对天线所需频段进行优化和改善天线的阻抗匹配特性。
[0021]4、通过在第一介质基板的底部与金属接地面的顶部之间添加泡沫柱，一方面起到支撑和连接作用；另一方面不改变天线的性能；再一方面使二者之间形成空气层，从而减小馈电网络对辐射单元的影响，使得此馈电方式与同轴线馈电方式相比不需要垂直互联，可简化制作工艺且保持印刷电路技术的特性，与直接接触馈电方式相比，其口径耦合馈电具有更多的计数参数，可供设计者灵活选择。
[0022]5、采用H形的耦合槽使该柔性天线的匹配程度和损耗均达到最优。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性天线，其特征在于，包括贴片部分(1)和馈电部分(2)，所述贴片部分(1)的底部与所述馈电部分(2)的顶部连接；所述贴片部分(1)包括第一介质基板(11)和金属合金贴片(12)，所述金属合金贴片(12)嵌入所述第一介质基板(11)中，所述第一介质基板(11)采用PDMS有机材料，所述金属合金贴片(12)采用EGaIn材料；所述馈电部分(2)包括第二介质基板(21)，所述第二介质基板(21)采用PDMS有机材料。2.根据权利要求1所述的一种柔性天线，其特征在于，所述金属合金贴片(12)包括U形槽(121)；所述馈电部分(2)包括金属接地面(22)和馈电线路(23)，所述金属接地面(22)位于所述第二介质基板(21)的顶部，所述馈电线路(23)位于所述介质基板(21)的下部，所述金属接地面(22)的顶部与所述第一介质基板(11)的底部连接；所述金属接地面(22)包括耦合槽(221)，所述耦合槽(221)的中心与所述金属合金贴片(12)的中心重合；所述馈电线路(23)包括微带线(231)、1/4波长阻抗转换器(232)和馈电端口(233)，所述微带线(231)的一端连接所述馈电端口(233)，所述微带线(231)的另一端连接所述1/4波长阻抗转换器(232)。3.根据权利要求2所述的一种柔性天线，其特征在于，所述金属合金贴片(12)为矩形，所述耦合槽(221)为H形槽，所述H形槽的槽缝中心与所述金属合金贴片(12)的中心重合。4.根据权利要求2或3所述的一种柔性天线，其特征在于，包括泡沫柱(3)，所述泡沫柱(3)的一端连接所述第一介质基板(11)的底部，所述泡沫柱(3)的另一端连接所述金属接地面(22)的顶部。5.根据权利要求2或3所述的一种柔性天线，其特征在于，所述馈电端口(233)位于所述第二介质基板(21)的一侧面的中心位置，所述微带线(231)位于所述第二介质基板(21)的底部中心位置。6.根据权利要求3所述的一种柔性天线，其特征在于，所述第一介质基板(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：党涛，郑宏兴，韩垒，刘涛，阳松，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：