[发明专利]电磁波能量收集装置

说明书

本发明涉及电磁波能量收集领域，公开了一种ENZ材料的应用以及使用所述ENZ材料的信号接收天线和移动终端，用于收集周围空气中的电磁波能量，所述ENZ材料为介电常数ε＜0.1的材料。本发明的ENZ材料可通过掺杂材料或金属电介质多层膜材料制备，形状可以是任意的，且尺寸为深亚波长结构，置于电磁场时具有收集周围电磁能量的特性；将本发明的ENZ材料包覆在通信器件的接收天线周围，可以增强在复杂电磁环境中对4G/5G无线信号的接收，对环境的适应性高，同时使得使用该接收天线的移动终端的信号接收更加稳定。

技术领域

本发明属于电磁波能量收集领域，尤其涉及一种介电常数趋于零(Epsilon-near-zero，ENZ)的材料的应用以及使用该ENZ材料的信号接收天线及移动终端。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，人类生活的环境中充满了各种类型的电磁波。电磁波能量收集器是一种能够有效地收集并回收利用环境中电磁波能量的一种特殊装置。通常，借助一些特殊设备，如由接收天线和整流电路组成的整流天线，能够有效地捕捉环境中特性极化方式和入射角度的电磁波能量，并将其转变为直流电能。随着4G信号基站的大量建设，4G时代已成为人们生活的一部分，无线射频网络越来越普及，便携可携带电子产品对低功耗性能的需求与日俱增，电磁波收集技术应用越来越重要。

现有的电磁波收集技术主要包括：

1.基于由接收天线和整流电路组成的整流天线设计的电磁波能量收集器。该能量收集器有效地捕捉环境中特性极化方式和入射角度的电磁波能量，并将其转变为直流电能，从而达到收集电磁波能量的目的。

然而，这种电磁波能量收集器存在着一些显著的缺点：1)其结构和设计较为复杂，在实际应用中，需要根据不同的应用设计不同的接收天线，同时，还需要采用肖基特二极管搭建的二倍压电路来设计整流电路；2)由于其较为复杂的设计结构，其体积也往往较大，很难实现深亚波长的电磁波能量收集器；3)该能量收集器对电磁波的极化方式和入射角度有一定的选择性，部分限制了其在复杂电磁波环境中的应用(使用环境要求高)。

2.基于电磁超表面实现的电磁波能量收集器。该能量收集器通常是由平面的金属开口谐振环在介质衬底上排列组成的，其能够用于在多频带、极化方式多样、宽入射角度的复杂电磁环境中有效地收集电磁波能量。

然而，该电磁波能量收集器也存在这一些缺点，比如，其难以与现有的接收天线系统融合，因此，难以使收集到的电磁波能量转变为电能，这就限制了其在手机等可携带电子产品中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种结构简单、尺寸小、形状任意、对电磁波的偏振以及入射角度不敏感且能有效收集空气中电磁波能量的电磁波能量收集元件、电磁波能量收集器、接收天线及移动终端。

为达到上述目的，本发明提供了一种ENZ材料的应用，所述ENZ材料为介电常数ε＜0.1的材料，用于收集周围空气中的电磁波能量。

进一步地，所述ENZ材料通过调控掺杂材料中自由电子的浓度制备，所述掺杂材料为金属掺杂电介质材料或电介质材料掺杂金属颗粒。

进一步地，所述ENZ材料通过金属电介质多层膜制备，通过改变金属和电介质的厚度使得所述金属电介质多层膜金属平面方向上的等效介电常数小于0.1。

进一步地，所述ENZ材料的尺寸d＜0.1λ，其中λ为入射电磁波的波长。

进一步地，所述入射电磁波的入射角度为0～90°。

本发明还提供了一种信号接收天线，所述天线的周围包覆有如上所述的ENZ材料。

本发明还提供了一种移动终端，包括壳体，设于所述壳体内侧的基片以及设于所述基片顶部的如上所述的信号接收天线。