一种基于液态金属的新型可重构天线的制作方法

本发明属于可重构天线，尤其涉及一种基于液态金属的新型可重构天线。

背景技术：

1、随着低轨卫星巨型星座的建设不断完善，不受时间地点等情景限制的高速万物互联已经成为一时之热，对探测和通信都带来了新的机遇，相应地也对天线设计提出了越来越多的需求。当一个狭小的区域内产生多种性能的复杂需求时，采用多功能综合通信平台成为了必然趋势，因此天线通常需要具备多方面性能，故而有限空间内集成多幅天线成为必然。天线的重量、体积、散热等也相应地上升，平台适用范围又会受到限制，由此，可重构天线成为解决该问题的最优解之一，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、然而现有的基于液态金属的可重构天线通常通过控制液态金属的容量以实现连续协调，这种可重构方式常受到天线姿态或膨胀系数的限制，一旦工作在凝固点以下，液态金属将凝结为固态，不可避免的体积膨胀将给天线的工作状态带来非预期的改变，天线的使用场景仍十分有限。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于液态金属的新型可重构天线，目的在于解决传统可重构天线在使用时受到的损伤、姿态、温度限制的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种基于液态金属的新型可重构天线，包括：介质基片层、设于所述介质基片层上表面的微带贴片天线辐射器和设于所述介质基片层下表面的金属地板层，所述介质基片层、微带贴片天线辐射器和金属地板层上均设有用于固定液态金属容器的u型槽，所述液态金属容器内设有蛇形液态金属通道、馈电状态切换液态金属通道和天线辐射结构切换液态金属通道；

4、其中，所述馈电状态切换液态金属通道和所述天线辐射结构切换液态金属通道上均设有用于实现微带贴片辐射单元与类基片集成波导缝隙天线之间的切换的液态金属出入阀门。

5、可选地，所述天线辐射结构切换液态金属通道的上下两侧均设有蛇形液态金属通道，蛇形液态金属通道和天线辐射结构切换液态金属通道在空间上呈交错分布并且不相互接触。

6、可选地，所述微带贴片天线辐射器与微带线馈电结构连接，所述微带贴片天线辐射器上刻蚀有波导缝隙结构。

7、可选地，所述波导缝隙结构为水平直线段或竖直直线段或斜45°直线段，且所述波导缝隙结构的长度为4-6mm，所述微带贴片天线辐射器在x方向宽度为9mm，所述液态金属容器的材料为pdms，所述介质基片层的厚度为0.787mm，所述蛇形液态金属通道、馈电状态切换液态金属通道、天线辐射结构切换液态金属通道中的液态金属均采用镓铟锡合金，用于使液态金属与微带贴片天线辐射器和金属地板层充分接触。

8、可选地，所述液态金属出入阀门位于液态金属容器内部，通过注射器挤压的方式向液态金属容器中的液态金属通道注入/排出液态金属。

9、可选地，蛇形液态金属通道、馈电状态切换液态金属通道、天线辐射结构切换液态金属通道通过液态金属容器、液态金属出入阀门、微带贴片天线辐射器、金属地板层和介质基片层形成一个密闭空间。当天线辐射结构切换液态金属通道中排尽液态金属时，天线辐射器工作在微带贴片天线模式，当天线辐射结构切换液态金属通道中注满液态金属时，天线辐射器工作在类基片集成波导缝隙天线模式。

10、可选地，所述液态金属出入阀门的数量为12个，其中有四个用于控制蛇形液态金属通道中液态金属的注入与排尽，有四个用于控制馈电状态切换液态金属通道中液态金属的注入与排尽，有四个用于控制天线辐射结构切换液态金属通道中液态金属的注入与排尽。

11、可选地，所述蛇形液态金属通道分别位于介质基片层的上下层，且分别连接微带贴片天线辐射器与金属地板层，蛇形液态金属通道中的液态金属始终保持注满状态，其中馈电状态切换液态金属通道位于介质基片层的上层，与微带线馈电结构和微带贴片天线辐射器直接相连，当馈电状态切换液态金属通道中排尽液态金属时，天线馈线工作在微带贴片天线模式，当馈电状态切换液态金属通道中注满液态金属时，天线馈线工作在类基片集成波导缝隙天线模式。

12、可选地，天线辐射结构切换液态金属通道和馈电状态切换液态金属通道需要同时保持注满/排尽液态金属的状态，即天线馈线和天线辐射器需要同时工作在微带贴片天线模式/类基片集成波导缝隙天线模式。

13、可选地，所述蛇形液态金属通道的首端和尾端设有液态金属出入阀门，以使其中液态金属形成唯一路径走向，所述天线辐射结构切换液态金属通道呈“工”字型贯穿微带贴片天线辐射器、金属地板层和介质基片层并与其直接接触。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明提供了一种基于液态金属的新型可重构天线，包括类基片集成波导缝隙天线和微带贴片天线及其重构方法，通过注射或者排出液态金属实现微带贴片辐射单元与类基片集成波导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，相比现有基于液态金属的可重构天线，本发明具有更广阔的应用场景，不受到天线姿态、低温环境的限制，解决了现有传统可重构天线在某些应用场景下受到的损伤、姿态、温度限制的问题，适用范围有限的问题，且实现方式简单，可靠性强。

技术特征：

1.一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，包括：介质基片层（107）、设于所述介质基片层（107）上表面的微带贴片天线辐射器（105）和设于所述介质基片层（107）下表面的金属地板层（106），所述介质基片层（107）、微带贴片天线辐射器（105）和金属地板层（106）上均设有用于固定液态金属容器（102）的u型槽，所述液态金属容器（102）内设有蛇形液态金属通道（201）、馈电状态切换液态金属通道（202）和天线辐射结构切换液态金属通道（203）；

2.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述天线辐射结构切换液态金属通道（203）的上下两侧均设有蛇形液态金属通道（201），蛇形液态金属通道（201）和天线辐射结构切换液态金属通道（203）在空间上呈交错分布并且不相互接触。

3.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述微带贴片天线辐射器（105）与微带线馈电结构（101）连接，所述微带贴片天线辐射器（105）上刻蚀有波导缝隙结构（103）。

4.根据权利要求3所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述波导缝隙结构（103）为水平直线段或竖直直线段或斜45°直线段，且所述波导缝隙结构（103）的长度为4-6mm，所述微带贴片天线辐射器（105）在x方向宽度为9mm，所述液态金属容器（102）的材料为pdms，所述介质基片层（107）的厚度为0.787mm，所述蛇形液态金属通道（201）、馈电状态切换液态金属通道（202）、天线辐射结构切换液态金属通道（203）中的液态金属均采用镓铟锡合金，用于使液态金属与微带贴片天线辐射器（105）和金属地板层（106）充分接触。

5.根据权利要求2所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述液态金属出入阀门（104）位于液态金属容器（102）内部，通过注射器挤压的方式向液态金属容器（102）中的液态金属通道注入/排出液态金属。

6.根据权利要求1所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，蛇形液态金属通道（201）、馈电状态切换液态金属通道（202）、天线辐射结构切换液态金属通道（203）通过液态金属容器（102）、液态金属出入阀门（104）、微带贴片天线辐射器（105）、金属地板层（106）和介质基片层（107）形成一个密闭空间，当天线辐射结构切换液态金属通道（203）中排尽液态金属时，天线辐射器工作在微带贴片天线模式，当天线辐射结构切换液态金属通道（203）中注满液态金属时，天线辐射器工作在类基片集成波导缝隙天线模式。

7.根据权利要求5所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述液态金属出入阀门（104）的数量为12个，其中有四个用于控制蛇形液态金属通道（201）中液态金属的注入与排尽，有四个用于控制馈电状态切换液态金属通道（202）中液态金属的注入与排尽，有四个用于控制天线辐射结构切换液态金属通道（203）中液态金属的注入与排尽。

8.根据权利要求6所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述蛇形液态金属通道（201）分别位于介质基片层（107）的上下层，且分别连接微带贴片天线辐射器（105）与金属地板层（106），蛇形液态金属通道（201）中的液态金属始终保持注满状态，其中馈电状态切换液态金属通道（202）位于介质基片层（107）的上层，与微带线馈电结构（101）和微带贴片天线辐射器（105）直接相连，当馈电状态切换液态金属通道（202）中排尽液态金属时，天线馈线工作在微带贴片天线模式，当馈电状态切换液态金属通道（202）中注满液态金属时，天线馈线工作在类基片集成波导缝隙天线模式。

9.根据权利要求7所述的一种基于液态金属的新型可重构天线，其特征在于，所述蛇形液态金属通道（201）的首端和尾端设有液态金属出入阀门（104），以使其中液态金属形成唯一路径走向，所述天线辐射结构切换液态金属通道（203）呈“工”字型贯穿微带贴片天线辐射器（105）、金属地板层（106）、介质基片层（107）并与其直接接触。

技术总结
本发明属于可重构天线技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的新型可重构天线，包括：介质基片层、设于介质基片层上表面的微带贴片天线辐射器和设于介质基片层下表面的金属地板层，液态金属容器内设有蛇形液态金属通道、馈电状态切换液态金属通道和天线辐射结构切换液态金属通道；馈电状态切换液态金属通道和天线辐射结构切换液态金属通道上均设有用于实现微带贴片辐射单元与类基片集成波导缝隙天线之间的切换的液态金属出入阀门。本发明提供了一种基于液态金属的新型可重构天线，通过注射或者排出液态金属实现微带贴片辐射单元与类基片集成波导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，不受到天线姿态、低温环境的限制。

技术研发人员：阳一,叶婧,许喻凯,郝瑞森
受保护的技术使用者：成都辰星迅联科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24