宽频带光学透明扇形紧凑型水天线制造技术

本发明专利技术涉及光学透明天线技术领域，具体公开了一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，包括位于天线顶部的顶部圆盘、扇形圆柱辐射器、圆柱形基底和底部圆盘反射器，扇形圆柱辐射器设置于顶部圆盘的下方，圆柱形基底设置于扇形圆柱辐射器的下方，底部圆盘反射器设置于圆柱形基底的下方。盘状负载的使用降低了低频谐振的频率实现了天线的小型化。通过利用盐水扇形管和透明树基底天线的阻抗带宽得到了扩展，该天线在透明天线领域获得了最宽的相对带宽。此外，将传统的金属地面改为蒸馏水地，实现了水天线的高透明度。天线的高透明度。天线的高透明度。

【技术实现步骤摘要】
宽频带光学透明扇形紧凑型水天线


[0001]本专利技术涉及光学透明天线领域，尤其涉及一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线。

技术介绍

[0002]为了体现天线的设计美学或满足天线的透明性要求，许多透明材料被开发用于透明天线，现有技术中将铟锡氧化物(ITO)用于传感器阵列，提出了一种基于ITO移相器的光学相控阵。金属丝网是透明天线的重要材料，分别用于透明电磁干扰屏蔽和频率选择表面，还有其他透明材料，如掺氟氧化锡(FTO)、透明聚合物膜和铟锌氧化锡(IZTO)。然而，这些材料不易获得，且制造工艺复杂，成本高。
[0003]对于由水制成的透明天线提出了一种具有高辐射效率和41.5％分数带宽的透明水单极子。2015年首次提出了水贴片天线，它由一个水贴片、一个金属接地和一个L形探针组成，但水贴片天线的带宽很窄性能不尽如人意。虽然水贴片天线实现了更宽的带宽，并且通过使用水地面实现了显著更高的透明度。然而，由于水地面尺寸很大，天线尺寸并不令人满意。多功能透明天线是透明天线的发展方向之一，但受限制的是透明天线的材料难获得且工艺复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有透明天线技术存在的问题，提出了一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，包括位于天线顶部的顶部圆盘、扇形圆柱辐射器、圆柱形基底和底部圆盘反射器，所述扇形圆柱辐射器设置于所述顶部圆盘的下方，所述圆柱形基底设置于所述扇形圆柱辐射器的下方，所述底部圆盘反射器设置于所述圆柱形基底的下方。
[0006]其中，所述顶部圆盘的高度h
p
为7mm，所述顶部圆盘的半径r
p
为27mm。
[0007]其中，所述扇形圆柱辐射器的横截面由一个圆形体和三个扇形体组成。
[0008]其中，所述圆形体的半径r
i
为9mm，所述扇形体的半径r
o
为12.5mm。
[0009]其中，每个所述扇形体的角度Φ
o
为45
°
，相邻所述扇形体之间的扇形区间隔Φ1为120
°
。
[0010]其中，所述圆柱形基底的高度h
b
为4.5mm，所述圆柱形基底的半径r
b
为8.5mm。
[0011]其中，所述底部圆盘反射器的高度h
g
为7mm，所述圆柱形基底的半径r
g
为47mm。
[0012]本专利技术的一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，通过所述顶部圆盘的使用降低了低频谐振的频率，从而变相地实现了天线的小型化。得益于扇形圆柱辐射器和圆柱形基底，阻抗带宽得到了扩展，天线在透明天线领域获得了最宽的相对带宽。天线由蒸馏水、盐水和透明树脂制成，在成本方面显示出了优越性。将传统的金属地面改为蒸馏水地，实现了高透明度。该天线在海洋环境或装饰应用于现代无线通信中具有广阔的应用前景。在未来，
这种光学透明天线将成为太阳能电池和太阳能电池板、显示器上天线(AoD)等光学应用技术的理想选择。例如，在消费电子领域，大量5G无线通信天线可以与OLED和LCD等高清显示器共享整个可视区域。
附图说明
[0013]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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为宽频带光学透明扇形紧凑型水天线的结构拆分图。
[0015]图2为宽频带光学透明扇形紧凑型水天线的结构示意图。
[0016]图3为r
p
+h
t
是固定值时的谐振频率示意图。
[0017]图4为不同r
i
的阻抗匹配图。
[0018]图5为拥有相同横截面积时不同管的低频谐振频率和分数带宽图。
[0019]图6为不同r
b
的S11图。
[0020]图7为去掉圆柱形基底的S11图。
[0021]图8为天线的S11和增益的仿真与测量图。
[0022]图9为垂直线天线放置于非理想地平面上的示意图。
[0023]图10为天线分别使用蒸馏水和铜地板时的S11及辐射效率示意图。
[0024]图11为天线分别使用蒸馏水和铜地板时1.35GHz、1.8GHz、2.4GHz的E面方向图。
[0025]1‑
顶部圆盘、2
‑
扇形圆柱辐射器、3
‑
圆柱形基底、4
‑
底部圆盘反射器、5
‑
SMA接头。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0027]请参阅图1至图11，本专利技术提供了一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，包括位于天线顶部的顶部圆盘1、扇形圆柱辐射器2、圆柱形基底3和底部圆盘反射器4，所述扇形圆柱辐射器2设置于所述顶部圆盘1的下方，所述圆柱形基底3设置于所述扇形圆柱辐射器2的下方，所述底部圆盘反射器4设置于所述圆柱形基底3的下方。
[0028]所述顶部圆盘1的高度h
p
为7mm，所述顶部圆盘1的半径r
p
为27mm。
[0029]所述扇形圆柱辐射器2的横截面由一个圆形体和三个扇形体组成。
[0030]所述圆形体的半径r
i
为9mm，所述扇形体的半径r
o
为12.5mm。
[0031]每个所述扇形体的角度φ0为45
°
，相邻所述扇形体之间的扇形区间隔φ1为120
°
。
[0032]所述圆柱形基底3的高度h
b
为4.5mm，所述圆柱形基底3的半径r
b
为8.5mm。
[0033]所述底部圆盘反射器4的高度h
g
为7mm，所述圆柱形基底3的半径r
g
为47mm。
[0034]所述的顶部圆盘1为盐水顶盘。
[0035]所述扇形圆柱辐射器2为盐水辐射器。
[0036]所述底部圆盘反射器4为蒸馏水反射器。
[0037]所述扇形圆柱辐射器2的高度h
t
为20mm。
[0038]在本实施方式中，宽频带光学明扇形紧凑型天线的制造采用了3D打印技术，所有容器和所述圆柱形基底3都是由透明树脂(在观测的频段内，其相对介电常数为2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，其特征在于，包括位于天线顶部的顶部圆盘、扇形圆柱辐射器、圆柱形基底和底部圆盘反射器，所述扇形圆柱辐射器设置于所述顶部圆盘的下方，所述圆柱形基底设置于所述扇形圆柱辐射器的下方，所述底部圆盘反射器设置于所述圆柱形基底的下方。2.如权利要求1所述的宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，其特征在于，所述顶部圆盘的高度h
p
为7mm，所述顶部圆盘的半径r
p
为27mm。3.如权利要求1所述的宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，其特征在于，所述扇形圆柱辐射器的横截面由一个圆形体和三个扇形体组成。4.如权利要求3所述的宽频带光学透明扇形紧凑型水天线，其特征在于，所述圆形体的半径r
i
为9mm，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦新，邱文璐，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：