[发明专利]一种频率可重构液体介质谐振天线

说明书

本发明公开了一种频率可重构液体介质谐振天线，包括液体介质谐振器和接地板。天线的主要辐射单元为液体介质谐振器，由透明长方体液体容器和纯水构成；其中，液体容器被均匀分隔成多个间隔，通过在特定的间隔中添加纯水，可以改变液体介质谐振器的尺寸，实现液体谐振器谐振频率可重构。此外，每个间隔中的液体高度也是可调的，可在不同液体间隔组合下，进一步调节液体谐振天线的工作频率。本发明在不借助有源器件和匹配电路的情况下，在同一个结构内可形成多种尺寸的液体介质谐振结构，实现了紧凑的天线尺，较高的辐射效率和较宽的频段覆盖，该设计可广泛用于无线通信领域的各项应用。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种液体介质谐振天线。

背景技术

随着无线通信系统向大容量、多功能、超宽带的方向发展，系统对天线也提出了更高的要求，不仅要求天线尺寸小，频带宽，而且需要天线增益高，成本低，雷达散射截面小。传统的金属天线已很难满足系统的要求，因此，对有应用前景的新型天线的研究显得尤为迫切。在新型天线中，液体天线由于构造灵活，可重构性强，造价低，应用范围广等优点，近年来受到国内外学者的广泛关注。

纯水(又称蒸馏水)是一种介电常数较高的液体介质，用来制作天线时，纯水天线是一种特殊的液态介质谐振天线。通过激励纯水介质，使天线工作在特定的模式，进行辐射。与传统金属天线相比，纯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大大减小)，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。

纯水介质谐振天线设计目前主要面临两方面的问题：1)纯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，克服已有可重构天线的局限性，可重构天线加载有源器件会使天线辐射效率降低，有源器件引入的偏置电路也会使天线结构复杂，目前液体可重构天线设计还比较有限，液体特有的独特优势还未完全发挥，具有较大的研究空间。

综上所述，现有的液体介质谐振天线在宽频带，可重构性方面仍然有一定局限性。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种频率可重构液体介质谐振天线，通过调整天线横、纵方向的尺寸，实现工作频率在较大范围内的改变。

技术方案：一种频率可重构液体介质谐振天线，其特征在于，包括：接地板，固定在所述接地板上的液体介质谐振器，以及设置在所述接地板表面的领结型馈电端口；所述液体介质谐振器包括由介电常数在3～6的透明板形成的透明长方体液体容器，所述透明长方体液体容器的底部厚度通过等效介电常数法设定，所述透明长方体液体容器由垂直所述接地板的若干透明隔板均匀分隔成多个间隔腔，所述液体介质为纯水；通过注入纯水的连续间隔腔的数量和/或隔腔内注入纯水的高度调整TE₁₁模工作模式下的天线工作频率。

有益效果：本发明提供的频率可重构液体介质谐振天线与现有的液体天线及介质谐振天线相比，其显著优点为：(1)利用水的流动性，透明特性，在不借助任何有源器件和外置匹配电路的情况下，可调节液体介质谐振天线2个维度(横向，纵向)的尺寸，获得较多的工作状态，实现天线在较宽频带的频率可重构性。

(2)利用水的高介电常数特性，可实现天线紧凑型设计，尤其是在频率较低的频段，金属天线和介电常数较低的介质谐振天线尺寸较大，而纯水天线可以获得较小的尺寸。

(3)利用液体的液体性，在液体容器中加入透明隔板，可降低液体介质谐振天线的品质因数，改善天线的带宽。