[发明专利]一种采用石墨烯贴片单元的透明传输阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用石墨烯贴片单元的传输阵天线，属于天线技术领域。

背景技术

随着卫星通信、微波通信和航空航天技术的发展，高增益天线越来越受到重 视。在高增益天线领域，传输阵天线具有抛物面天线和相控阵天线的优点，具体 来说，具有以下优点：平面结构、易加工和高辐射效率。石墨烯作为一种新型材 料由于其等离子表面波的谐振频率在太赫兹频段内，因此在太赫兹频段被广泛研 究应用于激励体或辐射体，但是由于在毫米波频段下石墨烯的阻抗高，损耗大， 因此研究研究甚少。。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供为了实现传输阵 面透明，并保持传输阵高增益，良好方向图的特性；本发明提供了一种新型的传 输阵天线相移单元，以石墨烯代替金属，并利用其设计了一种中心频率为260 GHz的传输阵天线。

技术方案：一种采用石墨烯贴片单元的透明传输阵天线，包括一个作为馈源 的角锥喇叭天线和多个石墨烯贴片单元组成的传输阵列；所述传输阵列包括11 层，从上至下依次为第一石墨烯贴片、第一石英基板、第一空气层、第二石墨烯 贴片、第二石英基板、第二空气层、第三石墨烯贴片、第三石英基板、第三空气 层、第四石墨烯贴片和第四石英基板；其中多个第一石墨烯贴片均匀排列、并设 在第一石英基板上，第一石英基板设在第一空气层上，第一空气层设在多个第二 石墨烯贴片，多个第二石墨烯贴片均匀排列、并设在第二石英基板上，第二石英 基板设在第二空气层上，第二空气层设在多个第三石墨烯贴片上，多个第三石墨 烯贴片均匀排列、并设在第三石英基板，第三石英基板设在第三空气层上，第三 空气层设在多个第四石墨烯贴片，多个第四石墨烯贴片均匀排列、并设在第四石 英基板上；

第一石墨烯贴片和第二石墨烯贴片、第三石墨烯贴片、第四石墨烯贴片的位 置上下对应；以一个第一石墨烯贴片所占方形面为基本单元，从上之下，第一石 墨烯贴片、第一石英基板、第一空气层、第二石墨烯贴片、第二石英基板、第二 空气层、第三石墨烯贴片、第三石英基板、第三空气层、第四石墨烯贴片和第四 石英基板构成传输阵列的一个石墨烯贴片单元；传输阵列包括多个大小一致且排 列均匀的石墨烯贴片单元。

所述传输阵列包括1024个石墨烯贴片单元，石墨烯贴片单元呈32×32矩阵 排列，第一石墨烯贴片、第二石墨烯贴片、第三石墨烯贴片和第四石墨烯贴片大 小形状相同，其形状均为“耶路撒冷十字”，即其形状为正十字，正十字四个顶 端分别设有与其中一横或一竖垂直的贴片，通过改变石墨烯贴片尺寸的变化能够 实现传输波相位的变化；根据馈源角锥喇叭天线的入射波在传输阵表面的相位分 布，可得到各个石墨烯贴片的大小，从而设计出传输阵列。

其中，石墨烯贴片单元的石墨烯的化学势采用μ_c＝2.0eV。

角锥喇叭天线对传输阵面进行的照射，传输阵面将波束聚焦，提高了增益。

整个传输阵列的尺寸为18.5mm*18.5mm*0.6mm，整个传输阵天线的焦径比 为f/D＝0.55。

有益效果：与现有天线相比，本发明提供的采用石墨烯贴片单元的传输阵面 具有透明的特性，因此可集成于透明的物体上，比如：车窗、屏幕等。

附图说明

图1为本发明实施例的原理图；

图2为石墨烯贴片单元的结构示意图；

图3为石墨烯贴片单元截面示意图；

图4为传输阵单元的相移曲线；

图5为传输阵单元的损耗曲线；

图6为在频率240-290GHz的E面方向图；

图7为在频率240-290GHz的H面方向图；

图8为传输阵天线的增益曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本 发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发 明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。