一种声激励多层宽带天线

本发明属于电磁波传播与天线设计领域，尤其涉及一种声激励多层宽带天线。

背景技术：

1、随着无线通信技术的快速发展，高增益、宽带和圆极化天线需求激增。这些天线能够应对抗多径传播、实现高速传输等挑战，广泛应用于移动通信、卫星通信和物联网等领域。特别是圆极化天线，由于其能减小多路径传播带来的信号干扰，提升系统抗噪声能力，已成为通信技术的重要组成部分。

2、然而，传统天线在满足高增益与宽带特性方面存在不足。声激励天线作为一种新型天线，通过声波激励，可以减小天线尺寸，并适应微型化设备的需求，但目前研究的声激励天线带宽较窄，无法满足现代通信系统宽带的要求。此外，现有天线结构在优化增益和降低干扰方面存在设计复杂、效率低下的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种高增益声激励多层宽带圆极化天线系统，提供了一种声激励天线的宽带化设计和圆极化声激励天线的设计方法，主要采用电压激励的方式实现天线的驱动，配合天线结构，进而形成满足覆盖微波频段的一种高增益宽带圆极化天线，实现频率的调节可控和工作频率的广泛覆盖。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种声激励多层宽带天线，包括：正电极、钛酸钡薄膜、负电极、fega合金薄膜、介质基板和切角贴片单元；

3、其中所述正电极和所述负电极在直流电压的驱动下作用于使所述fega合金薄膜辐射电磁波，所辐射的电磁波通过所述介质基板激励所述切角贴片单元产生电磁波辐射。

4、可选的，所述负电极、正电极分别设置于所述钛酸钡薄膜的上下表面，所述负电极的上表面粘合有所述fega合金薄膜，所述fega合金薄膜上表面设置有所述介质基板。

5、可选的，所述介质基板上刻蚀有矩形槽结构，所述介质基板的矩形槽上方贴合有切角贴片单元。

6、可选的，所述切角贴片单元的尺寸是所述介质基板上矩形槽长度的五倍，且其宽度大约矩形槽宽度10倍。

7、可选的，所述切角贴片单元的对角线与介质基板上矩形槽几何轴线或中心线对齐，以改变电磁波的传播方向，并于切角贴片单元上的切角实现圆极化。

8、可选的，所述正电极和所述负电极在直流电压的驱动下作用于使所述fega合金薄膜辐射电磁波，包括：

9、所述正电极和所述负电极在直流电压的驱动下也作用于所述钛酸钡薄膜，并使得所述钛酸钡薄膜产生微型变，基于所述钛酸钡薄膜的微型变驱动fega合金薄膜产生电磁波。

10、可选的，所述fega合金薄膜将钛酸钡薄膜的振动转化为同频同相的电磁波。

11、可选的，包括：通过改变所述正电极和所述负电极的电压，使得所述介质基板上的电磁波的频率改变，进而引起激励的所述切角贴片单元的谐振频率发生改变，实现宽带特性。

12、可选的，还包括：所述负电极、所述正电极充当所述介质基板和所述切角贴片单元构成的天线的反射板，用于提高增益效果。

13、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

14、本发明提供了一种高增益声激励多层宽带圆极化天线，利用直流电压驱动正负电极使钛酸钡薄膜产生微型变形，进而驱动fega合金薄膜辐射电磁波。fega合金薄膜将钛酸钡薄膜的振动转化为同频同相的电磁波，这些电磁波通过介质基板上的矩形槽激励切角贴片单元产生圆极化电磁波并进行辐射。切角贴片单元的对角线与矩形槽几何轴线或中心线对齐，以控制电磁波的传播方向，并通过切角实现圆极化。通过改变加在正负电极上的电压，可以激发不同的模式，从而实现宽带圆极化天线设计。电压的变化使辐射频率连续变化，导致切角贴片单元的谐振频率发生变化，进而实现宽带特性。圆极化特性由声激励产生的谐振波经过矩形槽驱动切角贴片单元旋转相位获得。

15、该天线相比传统圆极化天线具有更高的增益，可以通过电压调节实现单一天线的宽频带圆极化辐射，覆盖高频至低频，并具有可调的工作频率，实现预期的宽带特性。

技术特征：

1.一种声激励多层宽带天线，其特征在于，包括：正电极(1)、钛酸钡薄膜(2)、负电极(3)、fega合金薄膜(4)、介质基板(5)和切角贴片单元(6)；

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述负电极(3)、正电极(1)分别设置于所述钛酸钡薄膜(2)的上下表面，所述负电极(3)的上表面粘合有所述fega合金薄膜(4)，所述fega合金薄膜(4)上表面设置有所述介质基板(5)。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质基板(5)上刻蚀有矩形槽结构，所述介质基板(5)的矩形槽上方贴合有切角贴片单元(6)。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述切角贴片单元(6)的尺寸是所述介质基板(5)上矩形槽长度的五倍，且其宽度大约矩形槽宽度10倍。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述切角贴片单元的对角线与介质基板上矩形槽几何轴线或中心线对齐，以改变电磁波的传播方向，并于切角贴片单元上的切角实现圆极化。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述正电极(1)和所述负电极(3)在直流电压的驱动下作用于使所述fega合金薄膜(4)辐射电磁波，包括：

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述fega合金薄膜(4)将钛酸钡薄膜(2)的振动转化为同频同相的电磁波。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，包括：通过改变所述正电极(1)和所述负电极(3)的电压，使得所述介质基板(5)上的电磁波的频率改变，进而引起激励的所述切角贴片单元(6)的谐振频率发生改变，实现宽带特性。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种声激励多层宽带天线，包括：正电极、钛酸钡薄膜、负电极、FeGa合金薄膜、介质基板和切角贴片单元；其中正电极和负电极在直流电压的驱动下作用于使FeGa合金薄膜辐射电磁波，所辐射的电磁波通过介质基板激励切角贴片单元产生电磁波辐射。本发明通过调整电压激发不同模式，改变辐射频率并实现宽带特性。切角贴片单元的对角线与矩形槽几何轴线或中心线对齐，控制电磁波传播方向并实现圆极化，达到预期的宽带和圆极化效果。

技术研发人员：李迎松,方铭,黄志祥
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/10