[发明专利]一种共形水介质谐振器天线及其工作方法

说明书

本发明公开了一种共形水介质谐振器天线及其工作方法，包括：纯净水、玻璃容器、地板、介质基板、馈线、水阀；所述玻璃容器与介质谐振器共形，玻璃容器固定于介质基板中部；介质基板下表侧贴合覆盖地板；介质基板上表侧和玻璃容器的左侧、顶部分别贴合覆盖馈线；所述天线由馈线馈电，然后电磁波能量通过馈线激励起介质谐振器模式。本发明的优点在于：由于为共形结构，拥有极低的剖侧，减少天线在竖直方向占用的空间大小；加工容易；穿戴结构，应用领域广泛且应用场景灵活；由于水的流动性，透明特性，具有频率可重构性；拥有更宽的带宽。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种共形水介质谐振器天线及其工作方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对无线通信设备的便携性要求也越来越高，各种可穿戴设备层出不穷，这就促使无线通信设备要朝着共形化方向发展。

目前为止，行业内的共形天线大多基于微带天线，该种天线采用柔性基板如：1、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、相纸等有机柔性介质；2、毛毡、纺布等织物编织而成。其金属贴片应用柔性铜箔或者导电织物。但是，介质谐振器天线并未实际应用于低剖面共形设备中，而介质谐振器天线相比于微带天线，拥有宽带宽、高极化纯度、高设计自由度、多辐射模式等诸多有点，可以进一步满足共形系统对天线的要求。

纯净水(又称蒸馏水)是一种高介电常数的液体介质，用来制作天线时，是一种特殊的液态介质谐振天线。通过合适激励起天线谐振模式，使电磁波在介质不连续处产生辐射。与传统金属天线相比，水介质谐振天线有许多独特的优点，包括：成本低，结构紧凑(纯净水介电常数在100MHz，20℃时，约为78，制作天线，其高介电常数可使天线尺寸明显减小)，易重构，容易馈电(固体介质在馈电时，馈电结构和介质之间容易产生缝隙，影响天线性能)，隐身性能好，便于运输，透明环保。这些独特的优势使纯净水天线有望在一些特殊用途中取代现有的金属天线，克服现有天线可重构性差、隐形困难的不足，因此，该项技术具有广阔的应用前景和科研价值。

纯净水介质谐振天线设计目前主要面临两方面的问题：1、纯净水天线的品质因数高(Quality Factor,Q)天线的带宽较窄，对一些宽带的应用有局限性；2、纯净水的流动性，透明性等多种优势还未完全发挥，水是一种适用于可重构液体天线的液体材料，在不借助外界有源器件的基础上，可形成一些结构相对复杂、固体材料不易形成的天线结构。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种共形水介质谐振器天线及其工作方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种共形水介质谐振器天线，包括：纯净水1、玻璃容器2、地板3、介质基板4、馈线5、水阀6；

所述介质基板4与玻璃容器2共形，玻璃容器2固定于介质基板4上表面中部；

介质基板4下表面贴合覆盖地板3，地板3材料为铜箔；馈线5从介质基板4的一端沿着上表面延伸至玻璃容器2的侧面顶部；

所述天线由馈线5馈电，然后电磁波能量通过馈线5激励起介质谐振器模式，玻璃容器2和纯净水1构成介质谐振器。

水阀6用于纯净水1的注入和流出，水阀6有两个，分别位于玻璃容器2的侧壁顶部和底部，顶部的水阀6用于注入纯净水1，底部的水阀6用于排出纯净水1。

进一步地，玻璃容器2采用树脂玻璃制成，相对介电常数5.5，厚度为5mm，宽边长度为57mm，内径为185mm，外径为233mm，弧度为60度；

水阀6直径为4mm，长度为5mm，水阀6轴线位于坐标轴yoz平面内平行于y轴，位于玻璃容器2底部的水阀6轴线距离y轴63.3mm，位于玻璃容器2顶部的水阀6轴线距离y轴94.3mm。