天线及通讯设备及制备方法.pdf

《天线及通讯设备及制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天线及通讯设备及制备方法.pdf（8页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910566954.1 (22)申请日 2019.06.27 (71)申请人 中国科学院理化技术研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村东路29 号 (72)发明人 桂林刘冰心 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 谭云 (51)Int.Cl. H01Q 1/36(2006.01) (54)发明名称 一种天线及通讯设备及制备方法 (57)摘要 本发明涉及无线通讯技术领域， 提供了一种 天线及通讯设备及制备方法， 该天线包括控制层 以。

2、及液态金属层； 液态金属层的顶面设置有液态 金属存储槽； 控制层的底面与液态金属层的顶面 相连， 控制层的底面设置有控制开关， 控制开关 与液态金属存储槽相对齐， 用于调整液态金属存 储槽内的液态金属的分布形态。 本发明提供的天 线， 通过控制层上的控制开关， 调节液态金属层 中的液态金属存储槽内的液态金属的分布形态， 从而改变天线的电参数； 改善了天线本身的结 构， 方便简化制作工艺， 并且由于液态金属存储 槽内的液态金属具有流动性， 提高了响应速度以 及灵敏度， 还可以自行修复， 快速转换成初始状 态。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 110190385 A 2019.08.3。

3、0 CN 110190385 A 1.一种天线， 其特征在于， 包括控制层以及液态金属层； 所述液态金属层的顶面设置有液态金属存储槽； 所述控制层的底面与所述液态金属层的顶面相连， 所述控制层的底面设置有控制开 关， 所述控制开关与所述液态金属存储槽相对齐， 用于调整所述液态金属存储槽内的液态 金属的分布形态。 2.根据权利要求1所述的天线， 其特征在于， 所述控制层包括两层及两层以上子层时， 在每个所述子层的底面均开设所述控制开关， 且每个所述控制开关均与所述液态金属存储 槽相对齐。 3.根据权利要求2所述的天线， 其特征在于， 所述控制开关包括控制图案、 隔离薄膜以 及泵体； 在所述控制层。

4、的底面开设凹槽形成所述控制图案； 所述隔离薄膜贴覆于所述控制层的底面， 用于密封所述控制图案； 在所述控制层上开设第一介质通道， 所述第一介质通道的一端与所述控制图案相连 通， 另一端与所述泵体的输出口相连。 4.根据权利要求3所述的天线， 其特征在于， 所述泵体为气泵或者水泵。 5.根据权利要求3所述的天线， 其特征在于， 所述泵体工作时， 所述隔离薄膜凸起， 所述 隔离薄膜凸起后压迫所述液态金属存储槽改变液态金属的分布形态； 所述泵体关闭时， 所述隔离薄膜恢复原状， 恢复原状后的所述隔离薄膜保持弹性且不 会影响其他所述子层工作。 6.根据权利要求1所述的天线， 其特征在于， 还包括开设在所。

5、述液态金属层上的第二介 质通道； 所述第二介质通道的一端与所述液态金属存储槽相连通， 另一端与外界空气相连通。 7.根据权利要求1所述的天线， 其特征在于， 位于所述液态金属存储槽内的液态金属包 括液态汞、 单质金属镓、 镓基合金和铋基合金中的一种或多种。 8.一种通讯设备， 其特征在于， 包括权利要求1-7任一项所述的天线。 9.一种基于权利要求1-7任一项所述的天线的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S10， 在液态金属层的顶面开设液态金属存储槽； S20， 在控制层的底面设置控制开关， 并将所述控制层与所述液态金属层粘连。 10.根据权利要求9所述的制备方法， 其特征在于， 所述。

6、S20具体包括： S201， 在所述控制层的底面刻蚀出控制图案， 并在所述控制层上开设第一介质通道； S202， 在所述控制层的底面贴覆隔离薄膜， 对所述控制图案进行密封； S203， 在所述液态金属层上开设第二介质通道， 使密封后的所述控制图案与所述液态 金属存储槽对齐， 将所述控制层与所述液态金属层粘连， 将液态金属通过第二介质通道注 入所述液态金属存储槽中。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110190385 A 2 一种天线及通讯设备及制备方法 技术领域 0001 本发明涉及无线通讯技术领域， 特别是涉及一种天线及通讯设备及制备方法。 背景技术 0002 随着科学与技术的飞速发展， 。

7、无线传输与我们的日常生活越来越密不可分， 例如 蜂窝通信、 卫星移动通信等无线通信技术极大方便了我们的生产生活。 随着信息时代的到 来， 我们几乎天天都要看到和使用天线， 大到移动电话基站塔上的通信天线， 小至手机内的 天线， 等等。 现代综合信息系统朝着大容量、 多功能、 超宽带方向迅猛发展， 天线作为无线信 息系统的传输通道， 其数量因此不断增加， 这就使得综合信息系统的成本难以进一步降低， 电磁兼容特性也受到影响。 可重构天线能够根据实际环境的需求实时地重构天线的特性， 为了实现现代通信系统朝着大容量、 多功能、 超宽带方向发展， 可重构天线的概念被提出并 得到了广泛的研究和发展。 00。

8、03 目前的可重构天线一般由自组构天线模板和微处理器组成。 天线模板一般由许多 微机电开关的导线段或辐射片、 辐射体组成， 包括线天线、 微带天线、 缝隙天线等多种形式， 其通过对天线进行微小改变从而改变天线的工作特性。 但是目前的可重构天线， 结构复杂， 制作困难， 且使用时， 响应速度慢， 灵敏性低， 无法及时对天线的电参数作出调整。 发明内容 0004 (一)要解决的技术问题 0005 本发明实施例提供一种天线及通讯设备及制备方法， 以解决现有技术中的可重构 天线， 结构复杂， 制作困难， 且使用时， 响应速度慢， 灵敏性低， 无法及时对天线的电参数作 出调整技术问题。 0006 (二)。

9、技术方案 0007 为了解决上述技术问题， 本发明实施例提供了一种天线， 包括控制层以及液态金 属层； 液态金属层的顶面设置有液态金属存储槽； 控制层的底面与液态金属层的顶面相连， 控制层的底面设置有控制开关， 控制开关与液态金属存储槽相对齐， 用于调整液态金属存 储槽内的液态金属的分布形态。 0008 其中， 控制层包括两层及两层以上子层时， 在每个子层的底面均开设控制开关， 且 每个控制开关均与液态金属存储槽相对齐。 0009 其中， 控制开关包括控制图案、 隔离薄膜以及泵体； 在控制层的底面开设凹槽形成 控制图案； 隔离薄膜贴覆于控制层的底面， 用于密封控制图案； 在控制层上开设第一介质。

10、通 道， 第一介质通道的一端与控制图案相连通， 另一端与泵体的输出口相连。 0010 其中， 泵体为气泵或者水泵。 0011 其中， 泵体工作时， 隔离薄膜凸起； 泵体关闭时， 隔离薄膜恢复原状； 隔离薄膜恢复 原状后依旧保持弹性， 且不会影响其他子层工作。 0012 其中， 该天线还包括开设在液态金属层上的第二介质通道； 第二介质通道的一端 说明书 1/4 页 3 CN 110190385 A 3 与液态金属存储槽相连通， 另一端与外界空气相连通。 0013 其中， 位于液态金属存储槽内的液态金属包括液态汞、 单质金属镓、 镓基合金和铋 基合金中的一种或多种。 0014 本发明还提供了一种通。

11、讯设备， 包括上述天线。 0015 本发明提供了一种基于上述天线的制备方法， 包括以下步骤： S10， 在液态金属层 的顶面开设液态金属存储槽； S20， 在控制层的底面设置控制开关， 并将控制层与液态金属 层粘连。 0016 其中， S20具体包括： S201， 在控制层的底面刻蚀出控制图案， 并在控制层上开设第 一介质通道； S202， 在控制层的底面贴覆隔离薄膜， 对控制图案进行密封； S203， 在液态金属 层上开设第二介质通道， 使密封后的控制图案与液态金属存储槽对齐， 将控制层与液态金 属层粘连， 将液态金属通过第二介质通道注入液态金属存储槽中。 0017 (三)有益效果 0018。

12、 本发明提供的天线设置液态金属层以及控制层， 通过控制层上的控制开关， 调节 液态金属层中的液态金属存储槽内的液态金属的分布形态， 从而改变天线的电参数； 改善 了天线本身的结构， 方便简化制作工艺， 并且由于液态金属存储槽内的液态金属具有流动 性， 提高了响应速度以及灵敏度， 液态金属还可以自行修复， 使天线快速转换成初始状态。 附图说明 0019 图1为本发明提供的天线的一个实施例的结构示意图； 0020 图2为本发明提供的天线的又一个实施例的结构示意图 0021 图3本发明提供的天线中控制层的一个实施例的俯视图； 0022 图4本发明提供的天线中控制层的又一个实施例的俯视图： 0023 。

13、图5本发明提供的天线中液态金属层的一个实施例的俯视图； 0024 图中， 1-控制层； 2-液态金属层； 3-隔离薄膜； 4-控制开关； 5-液态金属存储槽； 6- 第一介质通道； 7-第二介质通道； 8-第一控制子层； 9-第二控制子层； 10-第一控制图案； 11- 第二控制图案。 具体实施方式 0025 下面结合附图和实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。 以下实例 用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。 0026 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是。

14、可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 0027 如图1所示， 本发明实施例提供了一种天线， 包括控制层1以及液态金属层2； 液态 金属层2的顶面设置有液态金属存储槽5； 控制层1的底面与液态金属层2的顶面相连， 控制 层1的底面设置有控制开关4， 控制开关4与液态金属存储槽5相对齐， 用于调整液态金属存 储槽5内的液态金属的分布形态。 说明书 2/4 页 4 CN 110190385 A 4 0028 。

15、具 体 地 ， 例 如 ， 液 态 金 属 层 2以 及 控 制 层 1 为 薄 板 状 ， 可 以 采 用 P D M S (polydimethylsiloxane， 聚二甲基硅氧烷)制成； 例如， 液态金属存储槽5可以为矩形槽， 深 度可以为50 m； 液态金属存储槽5内填充适量的液态金属， 当控制开关4处于开启状态时， 可 以改变液态金属的分布区域， 从而改变天线的电参数； 当控制开关4关闭时， 液态金属流回 至原来的位置， 天线恢复到初始状态。 0029 本发明提供的天线， 设置液态金属层2以及控制层1， 通过控制层1上的控制开关4， 调节液态金属层2中的液态金属存储槽5内的液态金属。

16、的分布形态， 从而改变天线的电参 数； 改善了天线本身的结构， 方便简化制作工艺， 并且由于液态金属存储槽5内的液态金属 具有流动性， 提高了响应速度以及灵敏度， 还可以自行修复， 快速转换成初始状态。 0030 如图2所示， 进一步地， 控制层1包括两层及两层以上子层时， 在每个子层的底面均 开设控制开关4， 且每个控制开关4均与液态金属存储槽5相对齐。 0031 具体地， 例如， 当控制层1包括两层子层时， 位于上方的子层记为第一控制子层8， 靠近液态金属层2的子层记为第二控制子层9， 第一控制子层8以及第二控制子层9的底部均 设置控制开关4； 第一控制子层8上的控制图案记为第一控制图案1。

17、0， 第二控制子层9上的控 制图案记为第二控制图案11， 且第一控制图案10与第二控制图案11单独工作； 第二控制子 层9可以用于密封第一控制图案10。 每个子层上的控制开关4与液态金属存储槽5的中心重 合； 使用时， 各个控制开关4择一开启， 可以对液态金属存储槽5中的液态金属的分布形态快 速切换。 0032 如图3及图4所示， 进一步地， 控制开关4包括控制图案、 隔离薄膜3以及泵体； 在控 制层1的底面开设凹槽形成控制图案， 控制图案与液态金属存储槽5相对齐； 隔离薄膜3贴覆 于控制层1的底面， 用于密封控制图案； 在控制层1上开设第一介质通道6， 第一介质通道6的 一端与控制图案相连通。

18、， 另一端与泵体的输出口相连。 0033 凹槽的深度可以为50 m； 例如， 隔离薄膜3的厚度可以小于50 m， 隔离薄膜3的尺寸 可以根据控制图案的尺寸设置； 例如， 当有多层子层时， 每个子层上刻蚀的控制图案均不相 同， 这样就可以使得液态金属存储槽5内的液态金属的分布形式更加多样化， 从而获得不同 的电参数类型， 对应不同的模式。 例如， 控制图案可以为矩形， 也可以为椭圆形， 还可以为三 角形等等例如， 每个子层的厚度可以为100 m， 位于最上方的子层的厚度可以略微厚些， 起 到保护作用， 甚至还可以在控制层1的上方设置保护层来保护整个天线。 例如， 第一介质通 道6可以是圆形通道，。

19、 第一介质通道6可以与控制层1的侧面平行， 也可以与控制层1的底面 平行， 还可以是L型的通道； 例如， 有多个子层时， 每个子层上的控制图案均对应设置独立的 第一介质通道6以及泵体； 例如， 泵体可以是水泵或者气泵； 需要调节天线的电参数时， 通过 泵体以及第一介质通道6将水或者空气输送至控制图案内， 此时隔离薄膜3在气压或者液压 的作用下， 向液态金属存储槽5的方向凸起， 液态金属受到挤压后位置转移， 从而改变了整 个液态金属存储槽5内的液态金属的分布形式； 当需要切换到另一种模式时， 泵体停止工 作， 隔离薄膜3恢复形变， 被挤压的液态金属回到原来的位置， 天线回到初始状态， 此时再开 。

20、启控制另一个控制图案的泵体即可。 对于隔离薄膜3的设置， 可以只对与液态金属层2直接 接触的子层的控制图案处进行贴覆， 其余两个相邻的子层间可以不用设置隔离薄膜3， 利用 各个子层本身来对控制图案进行密封即可， 使用时子层本身就相当于隔离薄膜3， 可以在受 到上层子层的挤压时变形凸起。 说明书 3/4 页 5 CN 110190385 A 5 0034 如图5所示， 进一步地， 该天线还包括开设在液态金属层2上的第二介质通道7； 第 二介质通道7的一端与液态金属存储槽5相连通， 另一端与外界空气相连通。 0035 具体地， 例如， 为了提高控制效果， 可以使液态金属存储槽5内充满液态金属， 此。

21、 时， 为了给受到挤压后的液态金属提供转移空间， 可以设置第二介质通道7； 例如， 第二介质 通道7的端口可以位于变形层的侧面， 也可以贯穿控制层1上除控制开关4所在的其他区域、 位于控制层1的底面。 当液态金属存储槽5内的液态金属受到挤压时， 液态金属流入第二介 质通道7中， 当压力消失时， 液态金属自动回流至液态金属存储槽5； 例如， 当天线的体积较 大， 液态金属存储槽5内的液态金属较多时， 可以在第二介质通道7远离第一液态金属存储 槽5的一端设置存储罐， 来容纳液态金属。 0036 进一步地， 位于液态金属存储槽5内的液态金属至少包括液态汞、 单质金属镓、 镓 基合金和铋基合金中的一种。

22、； 镓基合金可以为镓铟合金、 镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。 铋基 合金可以为铋铟合金、 铋铟锡合金或铋铟锡锌合金。 0037 本发明还提供一种通讯设备， 包括上述天线。 0038 本发明还提供一种上述天线的制备方法， 包括以下步骤： S10， 在液态金属层2的顶 面开设液态金属存储槽5； S20， 在控制层1的底面设置控制开关4， 并将控制层1与液态金属 层2粘连。 0039 具体地， 例如， 可以选取一块由PDMS制成的薄板作为液态金属层2， 在液态金属层2 的顶面开设矩形状的液态金属存储槽5； 之后选取一块由PDMS制成的薄板作为控制层1， 在 控制层1的底面设置控制开关4， 其中控制开关4。

23、的尺寸不大于液态金属存储槽5的尺寸， 才 可以使两者配合使用； 最后将液态金属层2的底面与天线的基体的顶面粘接在一起即可。 0040 进一步地， S20具体包括： S201， 在控制层1的底面刻蚀出控制图案， 并在控制层1上 开设第一介质通道6； S202， 在控制层1的底面贴覆隔离薄膜3， 对控制图案进行密封； S203， 在液态金属层2上开设第二介质通道7， 使密封后的控制图案与液态金属存储槽5对齐， 将控 制层1与液态金属层2粘连， 将液态金属注入液态金属存储槽5中。 0041 具体地， 例如， 当控制层1包括多个子层时， 各个子层的底面均刻蚀不同的控制图 案并用隔离薄膜3进行密封， 并。

24、且每个子层上均开设第一介质通道6， 并用泵体与其相连， 然 后将各个子层复合在一起； 其中每个子层上的控制图案均朝下设置， 且所有的控制图案都 相对齐； 其中， 所有的控制图案的尺寸均不大于液态存储槽的尺寸； 其中， 位于下方的子层 的厚度不超过上方子层的厚度。 0042 由以上实施例可以看出， 本发明提供的天线具备以下有益效果： 0043 1， 控制层可包括多个子层， 不同子层之间设有隔离薄膜， 互不干扰， 可实现天线多 种完全不同的形状的迅速切换。 0044 2， 液态金属层内的液态金属具有柔性， 液态金属层以及控制层本身均为柔性材 料， 可实现全柔性天线的制作。 0045 3， 液态金属层内液态金属成具有流动性， 可实现天线的自修复。 0046 4， 天线可以在微纳尺寸内加工， 可实现集成化与微型化。 0047 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 110190385 A 6 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 7 CN 110190385 A 7 图4 图5 说明书附图 2/2 页 8 CN 110190385 A 8 。