【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可重构天线领域，涉及一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线及其重构方法。
技术介绍
1、为了实现随时随地可通信的愿景，低轨卫星巨型星座正在如火如荼地部署，一旦建成，偏远地区如荒漠、雨林、极地中的高速率通信将成为现实。然而挑战也于机遇中应运而生，对天线设计提出了越来越多的需求，包括但不限于，多频段/多极化的天线辐射模式、多幅天线在有限空间内的集成、散热等。可重构天线，尤其是基于液态金属的可重构天线是解决多天线集成的备选方案之一，通过外部驱动控制手段从而实现多幅天线的功能，如极化可切换、频率可切换等。
2、相比与同为液体天线的水天线，水的介电常数较高，天线的效率低，而液态金属的高导电率则能保证天线的效率；其次，相较于水天线零摄氏度的熔点，液态金属如镓金属合金的熔点可低至零下28摄氏度，镓铟锡合金在室温下始终能液体状态，可满足天线的绝大多数应用场景，即液态金属的温度适用范围更广，更适合中高维度的地区通讯。
3、为了实现基于液态金属的可重构天线，现有技术通常将液态金属作为天线辐射器或馈线来处理，从而实现天线辐射状态的可切换。然而天线的尺寸直接决定了天线的工作频段，在温度变化时，液态金属将不可避免地发生热胀冷缩等反应，同时，现有液态金属天线多采用微流道工艺，即使是较小的体积变化也会被放大反映在天线辐射器或天线馈线的尺寸上，给天线的工作状态带来非预期的改变。例如用液态金属作为偶极子天线的偶极子臂，微流道工艺下，液态金属的热胀冷缩将会明显加长/缩短偶极子天线的偶极子臂，天线工作频段将会发生频偏。除此之外
4、为扩大天线的适用范围，克服传统可重构天线受到的姿态和温度限制，使低轨卫星星座真正广泛地应用于各种场景，如偏远地区、高纬度地区的探测通讯等，本专利技术公开了一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，包括背腔缝隙天线和贴片天线及其重构方法。相比如现有基于液态金属的可重构天线，本专利技术具有更广阔的应用场景，不受到天线姿态和低温环境的限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提供了一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线及其重构方法，解决了传统液态金属可重构天线在使用时受到姿态和温度限制的问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，包括液态金属容器、贴片天线辐射器、背腔缝隙结构、液态金属通道和金属地板，液态金属容器的顶部连通有液态金属的注入阀和排出阀；
4、所述液态金属容器与贴片天线辐射器、金属地板均直接相连；
5、所述液态金属通道位于液态金属容器内部并且所述液态金属通道与贴片天线辐射器、金属地板直接相连；
6、所述背腔缝隙结构刻蚀在贴片天线辐射器上；
7、当液态金属通道注满液态金属时，液态金属与贴片天线辐射器和金属地板充分接触，形成一个背腔缝隙天线结构，天线工作模式为背腔缝隙天线模式；
8、当液态金属通道中排尽液态金属时，贴片天线辐射器和金属地板无法通过液态金属构成封闭状态，天线工作模式为贴片天线模式。
9、本专利技术通过注射或者排尽液态金属实现贴片天线与背腔缝隙天线之间的切换，以达到天线极化可重构或频率可重构的特性；与传统液态金属可重构天线采用液态金属作为天线辐射器不同，本专利技术中的液态金属部分仅作为切换天线辐射器工作状态的“开关”，温度变化时液态金属的热胀冷缩效应不会影响既定天线的尺寸，即使液态金属凝固在通道中也不会对天线的工作状态造成不良影响。由于天线工作的两个状态下，液态金属在液态金属通道只存在注满和排尽两种状态，即天线的工作状态不会受到天线姿态变化如旋转、抖动等的影响。
10、进一步地，所述背腔缝隙天线、贴片天线的辐射形式均采用同轴馈电的方式，在进行重构时，切换到对应的同轴连接器。
11、为保证涨缩效应下天线仍具有较好的匹配性能，可重构天线不使用液态金属重构馈线，两种天线辐射形式均采用同轴馈电的方式，频率极化可重构天线在进行重构时，需要切换到对应的同轴连接器。
12、进一步地，所述背腔缝隙结构的开缝方式包括但不限于垂直开缝/极化、水平开缝/极化、45度开缝/极化。
13、背腔缝隙结构的开缝方式不唯一，从而实现的极化方式也不唯一，开缝方式包括但不限于垂直开缝、水平开缝、45度开缝，极化方式包括但不限于垂直极化、水平极化、45度极化，垂直开缝对应水平极化，水平开缝对应垂直极化，+45度开缝对应-45度极化，-45度开缝对应+45度极化，在设计时可以根据实际应用场景选择对应的可重构方式。
14、进一步地，所述液态金属容器将贴片天线辐射器四周包围并高出贴片天线辐射器0.5mm。
15、进一步地，决定背腔缝隙天线模式工作频段的液态金属通道始终位于贴片天线辐射器的外部并与贴片天线辐射器直接接触，液态金属通道包括多种尺寸。
16、决定背腔缝隙天线工作频段的液态金属通道始终位于贴片天线辐射器的外部并与其直接接触，并液态金属通道的尺寸不唯一，即可以通过调节液态金属通道选择对应的重构频段。
17、进一步地，所述贴片天线辐射器在x方向宽度为7mm，背腔缝隙结构在y方向的长度为4.5mm并偏移中心0.3mm。
18、所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线的重构方法，包括以下步骤：
19、天线重构时，通过注射或挤压的方式向液态金属容器中的液态金属通道注入或排尽液态金属；
20、当液态金属通道注满液态金属时，液态金属与贴片天线辐射器和金属地板充分接触，形成一个背腔缝隙天线结构，天线工作处于背腔缝隙天线模式；
21、当液态金属通道中排尽液态金属时贴片天线辐射器和金属地板无法通过液态金属构成封闭状态，天线工作处于贴片天线模式。
22、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
23、1.一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线通过注射或者排尽液态金属实现贴片天线与背腔缝隙天线之间的切换，解决了现有传统可重构天线在某些应用场景下受到的姿态和温度限制的问题，且本专利技术实现方式简单，可靠性强。
24、2.本专利技术相比如现有液态金属可重构天线，具有更广阔的应用场景，不受到天线姿态和低温环境的限制，鲁棒性好。
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1.一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：包括液态金属容器(101)、贴片天线辐射器(102)、背腔缝隙结构(103)、液态金属通道(201)和金属地板(301)，液态金属容器(101)的顶部连通有液态金属的注入阀(202)和排出阀(203)；
2.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述背腔缝隙天线、贴片天线的辐射形式均采用同轴馈电的方式，在进行重构时，切换到对应的同轴连接器(401)。
3.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述背腔缝隙结构(103)的开缝方式包括但不限于垂直开缝/极化、水平开缝/极化、45度开缝/极化。
4.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述液态金属容器(101)将贴片天线辐射器(102)四周包围并高出贴片天线辐射器(102)0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：决定背腔缝隙天线模式工作频段的液态金属通道(201)始终位于
6.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述贴片天线辐射器(102)在x方向宽度为7mm，背腔缝隙结构(103)在y方向的长度为4.5mm并偏移中心0.3mm。
7.如权利要求1-6中任意一项权利要求所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线的重构方法，其特征在于：包括以下步骤：
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1.一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：包括液态金属容器(101)、贴片天线辐射器(102)、背腔缝隙结构(103)、液态金属通道(201)和金属地板(301)，液态金属容器(101)的顶部连通有液态金属的注入阀(202)和排出阀(203)；
2.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述背腔缝隙天线、贴片天线的辐射形式均采用同轴馈电的方式，在进行重构时，切换到对应的同轴连接器(401)。
3.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天线，其特征在于：所述背腔缝隙结构(103)的开缝方式包括但不限于垂直开缝/极化、水平开缝/极化、45度开缝/极化。
4.根据权利要求1所述的一种可用于低温的抗抖动液态金属可重构天...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶婧，许喻凯，郝瑞森，杨锟，侯惠颖，
申请(专利权)人：成都辰星迅联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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