基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113381191A(43)申请公布日2021.09.10(21)申请号202110586068.2H01Q1/12(2006.01)(22)申请日2021.05.27H01Q1/32(2006.01)H01Q3/00(2006.01)(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人周涛金江亮程知群潘勉董志华李世琦刘国华刘杰石仁刚迟梦娇宋开新陈科明(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人朱亚冠(51)Int.Cl.H01Q9/04(2006.01)H01Q1/36(2006.01)H01Q1/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法(57)摘要本发明公开了一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法。本发明天线采用一种新型的混合石墨烯‑金属结构辐射面以改进传统的纯金属天线，所述混合石墨烯‑金属结构辐射面包括石墨烯调谐部分以及金属辐射体。结果表明，所提出的发明天线可以通过改变天线辐射面的石墨烯调谐部分的电场偏置进行动态重构，且由于本发明偶极子天线的辐射贴片保留了传统的金属材料，又极大的平衡了传统金属天线的辐射性能。此外，基于石墨烯材料的特殊性质，本发明天线能够实现对发明天线中三对引向器结构的具体控制，通过控制不同引向器结构的引向效果，从而实现本发明微带偶极子天线方向图可重构。CN113381191ACN113381191A权利要求书1/1页1.一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于包括天线介质层、设置在天线介质层上层的天线石墨烯‑金属辐射层；其中天线石墨烯‑金属辐射层包括一对构成微带偶极子天线的多边形辐射贴片，以及多个不同模式的引向器；所述多边形辐射贴片由调谐结构以及辐射体构成；所述调谐结构为靠近激励端口的石墨烯贴片；所述辐射体为与调谐结构相连的金属贴片；所述的引向器均由两个关于激励端口中心对称的引向贴片构成；每个引向器的两个引向贴片的一端与不同多边形辐射贴片的辐射体连接；其中引向贴片的材料为石墨烯材料。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于调谐结构、辐射体共同构成1/2工作频率波长的多边形辐射贴片。3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于调谐结构长度为5μm。4.根据权利要求1或3所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于两个多边形辐射贴片间的距离为5μm。5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于调谐结构为三角形，其顶点靠近激励端口；辐射体结构为六边形；所述调谐结构以及辐射体结构共同构成五边形结构。6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于每个引向贴片由多个平行设置的矩形引向贴片构成，且相邻引向贴片间留有缝隙。7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线，其特征在于所述介质层的材质为透明玻璃基板，介电常数为3.75，厚度为5μm。8.基于权利要求1‑7任一所述的微带天线的方向图可重构方法，其特征在于具体是：通过改变多边形辐射贴片中调谐结构石墨烯材料的化学势，从而改变多边形辐射贴片的表面阻抗，进而调节介质层与石墨烯调谐结构之间等效电容的值，从而等效于改变微带偶极子天线的匹配趋势，最终实现微带偶极子天线的频率可重构。9.基于权利要求1‑7任一所述的微带天线的方向图可重构方法，其特征在于具体是：通过引向贴片石墨烯材料的化学势，从而改变引向贴片的表面阻抗，进而实现对不同模式引向器的控制，达到不同引向器的引向效果，从而实现微带偶极子天线方向图可重构。10.根据权利要求8或9任一所述的方法，其特征在于具体是：通过改变石墨烯调谐部分的偏置电压，进而改变石墨烯调谐部分的化学势。2CN113381191A说明书1/5页基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法技术领域[0001]本发明属于可重构微带天线领域，涉及一种基于石墨烯的方向图及频率可重构微带天线及方法。背景技术[0002]自从第二次工业革命以来，汽车有了巨大的发展。如今，汽车已经成为不可或缺的，随着信息和通信技术的快速发展，人们对汽车的关注不再仅仅是质量。汽车革命的下一个前沿是在车辆上装备无线通讯设备。[0003]随着汽车的飞速发展，汽车上的传感器越来越多。目前一辆汽车上的传感器大约有100个，随着汽车的智能化和自动化程度的提高，传感器的数量预计在未来几年将翻一番，因此，将纳米天线应用于汽车通信是非常必要的。在太赫兹频段，天线将被小型化，而传统的金属