智能电表制造技术

本实用新型专利技术提供了一种智能电表，包括通信端和一超材料天线，超材料天线与通信端相连，超材料天线包括一介质基板和设置于介质基板一表面的一馈电点、与馈电点相连接的馈线及一金属结构；馈线与金属结构相互耦合。本实用新型专利技术的智能电表采用超材料天线技术，实现天线的小型化及内置，基于超材料天线技术设计出使一个波段、两个或者更多不同波段的电磁波谐振的超材料天线，决定该天线体积的金属结构尺寸的物理尺寸不受半波长的物理长度限制，可以根据智能电表本身尺寸设计出相应的天线，能够满足智能电表小型化、天线内置的需求。应用超材料天线的智能电表可以满足智能电网与智能电表间双向实时数据交换的要求，避免数据交换时的堵塞、丢失等现象。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电表技术，具体涉及一种智能电表。技术背景在绿色节能意识的推动下，以智能电表为核心的智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域。发展智能电网也能让公用事业机构及用户受益。如智能电网可帮助电力机构降低运营支出、减少窃电、优化运营及即时响应用户需求等。用户也有机会享受到更灵活的定价，因网络计量节省成本及帮助实现家庭自动化等。因此，智能电网的发展前景颇受看好。而智能电表预计全球出货将从2008年的仅数百万部增长至2014年的约5，000万部，年复合增长率(CAGR)高达48%。而从技术趋势来看，未来将超向双向实时通信、开放式平台/模块化服务。系统集成也将是重要的未来趋势，预计可更新、插电式混合动力汽车(PffiV)以及家庭自动化等将集成到智能电网系统之中。智能电表也将超向采用先进计量体系(AMI)，并成为未来家庭区域网络(HAN)的组成部分。在智能电表与智能电网数据交换时，不仅要求电子电路快速处理能力，而且对无线传输器件-天线的要求是高速、超宽带、大容量的传输这些信息。天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。
技术实现思路
为了解决现有智能电表中存在的问题，本技术提供了一种使用超材料天线的智能电表，通过高性能的超材料内置天线技术，在满足智能电表性能要求的前提下实现天线的小型化、内置化，为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案一智能电表，包括通信端，还包括一超材料天线，所述超材料天线与所述通信端相连，所述超材料天线包括一介质基板和设置于所述介质基板一表面的一馈电点、与所述馈电点相连接的馈线及一金属结构；所述馈线与所述金属结构相互耦合。进一步地，所述金属结构是金属片经镂刻出槽拓扑结构而成。进一步地,所述超材料天线还包括接地单元,所述接地单元对称地分布所述馈电点两侧；所述接地单元上设置有若干个金属化的通孔。进一步地,所述超材料天线还包括一参考地,所述参考地包括位于所述介质基板相对两表面上的第一参考地单元及第二参考地单元，所述第一参考地单元使所述馈线的一端形成微带线。进一步地，所述第一参考地单元及第二参考地单元相互电连接。进一步地，所述介质基板设置有若干金属化通孔，所述第一参考地单元与所述第二参考地单元通过所述金属化通孔实现电连接。进一步地，所述第一参考地单元设置有相互电连接的第一金属面单元及第二金属面单元，所述第一金属面单元与所述馈线的一端位置相对，使所述馈线的一端形成所述微带线；所述第二参考地单元设置有第三金属面单元，所述第三金属面单元与所述第二金属面单元位置相对。进一步地，所述介质基板位于所述第二金属面单元及所述第三金属面单元处开设有若干金属化通孔，所述第二金属面单元与所述第三金属面单元通过所述金属化通孔电连接。进一步地，所述第二参考地单元还包括第四金属面单元，所述第四金属面单元位 于所述馈线一端的一侧，并位于所述馈线的延伸方向上，所述第一金属面单元与所述第四金属面单元通过所述金属化通孔电连接。进一步地，所述超材料天线的谐振频段至少包括2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz-5. 85GHz。本技术的智能电表采用超材料天线技术，能够实现天线的小型化及内置，基于超材料天线技术设计出使一个波段、两个或者更多不同波段的电磁波谐振的超材料天线，决定该天线体积的金属结构尺寸的物理尺寸不受半波长的物理长度限制，可以根据智能电表本身尺寸设计出相应的天线，能够满足智能电表小型化、天线内置的需求。应用超材料天线的智能电表可以满足智能电网与智能电表间双向实时数据交换的要求，避免数据交换时的堵塞、丢失等现象。附图说明图I为本技术智能电表实施例I的模块图；图2为实施例I应用场景的模块图；图3是本技术智能电表中的天线第一实施方式的主视图；图4为图3所示天线后视图；图5是本技术的天线第一实施方式S参数仿真图；图6是本技术智能电表中的天线第二实施方式的主视图；图7是本技术智能电表中的天线第三实施方式的主视图；图8为本技术天线的第二、三实施方式上的金属结构放大图；图9是本技术的天线第三实施方式S参数仿真图；图10是本技术的天线第三实施方式操作于2. 4、2.44、2. 48GHz时E方向远场仿真结果图；图11是本技术的天线第三实施方式操作于2. 4、2.44、2. 48GHz时H方向远场仿真结果图；图12是本技术的天线第三实施方式操作于5. 725,5. 8,5. 85GHz时E方向远场仿真结果图；图13是本技术的天线第三实施方式操作于5. 725、5.8、5. 85GHz时H方向远场仿真结果图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术智能电表做一步说明。参阅图1，是本技术中的智能电表实施例I的模块图。其中，智能电表100包括超材料天线10及通信端11，超材料天线10与通信端11连接。超材料天线10接收外界的电磁波信号并转化为电信号输出到通信端11，进而输入到智能电表100的控制端；智能电表100要发出信息时，由通信端11向超材料天线10输出电信号，经超材料天线10转换为电磁波信号后发射出去。智能电表100通过无线方式收发信息可以避免使用数据线，这种优点在包括智能电表的智能电网系统内加入新的需要与智能电表数据交换的设备时表现的更为突出。参阅图2，是本技术的智能电表实施例I应用场景的模块图，智能电表100通 过超材料天线10能够与智能电网中的其他设备建立连接，进行数据交换。图2中所示的控制中心200可以是智能电网管理中心，与智能电表100的超材料天线10建立数据连接后，可以监控每一智能电表100的使用情况，在需要时还可以通过超材料天线10将数据写入智能电表100中；抄表器300与智能电表100的超材料天线10建立数据连接，可以方便抄表人员获取每一智能电表100的用电数据；用电查询器400与智能电表100的超材料天线10建立数据连接，用电家庭或者公司等可以获取智能电表100中的记录的电量使用的数据，以获取更佳的用电方案；智能电表100还可以与智能电网中其他的设备建立连接，进行数据交换。本技术智能电表中天线是基于人工电磁材料技术设计而成，人工电磁材料是指将金属片镂刻成特定形状的拓扑金属结构，并将所述特定形状的拓扑金属结构设置于一定介电常数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特定形状的拓扑金属结构。在谐振频段，人工电磁材料通常体现出高度的色散特性，换言之，天线的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。因而可采用人工电磁材料技术对上述天线的基本特性进行改造，使得金属结构与其依附的介质基板等效地组成了一个高度色散的特种电磁材料，从而实现辐射特性丰富的新型天线。以下详细介绍应用智能电表中几个实施方式第一实施方式请一并参阅图3及图4，超材料天线10包括介质基板I、金属结构2、馈线3及参考地41、42，所述介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一智能电表，包括通信端，其特征在于，还包括一超材料天线，所述超材料天线与所述通信端相连，所述超材料天线包括一介质基板和设置于所述介质基板一表面的ー馈电点、与所述馈电点相连接的馈线及一金属结构；所述馈线与所述金属结构相互耦合。2.根据权利要求I所述的智能电表，其特征在于，所述金属结构是金属片经镂刻出槽拓扑结构而成。3.根据权利要求I所述的智能电表，其特征在于，所述超材料天线还包括接地単元，所述接地单元对称地分布所述馈电点两侧；所述接地単元上设置有若干个金属化的通孔。4.根据权利要求I所述的智能电表，其特征在于，所述超材料天线还包括ー參考地，所述參考地包括位于所述介质基板相对两表面上的第一參考地単元及第ニ參考地単元，所述 第一參考地単元使所述馈线的一端形成微带线。5.根据权利要求4所述的智能电表，其特征在于，所述第一參考地単元及第ニ參考地单元相互电连接。6.根据权利要求5所述的智能电表，其特征在于，所述介质基板设置有若干金属化通孔，所述第一參考地単元与所述第二參考地単元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：