[发明专利]一种液态金属分形天线及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种液态金属分形天线及其制备方法与应用。本发明利用过氧化氢激发的液态金属指进效应，得到的一种方便快捷的制备分形天线的方法。所述液态金属分形天线包括辐射贴片，所述辐射贴片包括由液态金属形成的树枝状复合分形结构。本发明充分利用了液态金属的流动性、导电性及可变形性，基于激发形成的分形结构，一次成型制备液态金属分形天线，解决了现有分形天线制备困难、不能自我修复以及无法自由弯折的问题。

技术领域

本发明涉及分形天线技术领域，具体涉及一种液态金属分形天线及其制备方法与应用。

背景技术

将分形理论和天线技术融合，分形天线应运而生。所谓分形天线指的是在几何属性上具有分形特征的天线，是分形电动力学的众多应用之一。现代通信的发展对天线的小型化、多频率谐振提出了越来越高的要求。在这种情况下，用分形曲线来构建天线成为一种新的策略。利用分形结构的空间填充能力可以增加天线的电长度，提高天线的辐射能力，实现天线的多频多模设计。因为这些优点，分形天线获得了广泛的关注。

分形结构是一种与标度无关的几何结构，通常具有优美的图案。自相似性(self-similarity)和空间填充性(space-filling)是其重要的特点。传统天线的性能都依赖于天线的电尺寸。这意味着对于固定的天线尺寸，主要天线参数(增益、输入阻抗、方向图和副瓣电平等)将随着工作频率的改变而改变。而分形天线通过迭代产生的自相似结构，其整体与局部具有自相似性，这意味着分形天线形状在不同的尺度变化下保持相似性，从而具有相似的电特性，形成多频带天线。因此，分形的自相似性使分形天线可具有多频和宽频特性。此外，在天线研究领域中，天线小型化一直都是研究的重点。在设计天线时，不仅要考虑其辐射性能和工作带宽是否符合需求，天线的体积大小也至关重要。而分形结构的空间填充性意味着分形天线可以在尺寸较小的情况满足性能的需要，有效地解决了天线体积的问题。

传统的天线要实现多频段工作通常需要采用多个辐射单元或电抗性负载贴片或多频介质谐振天线，这些都增加了天线的复杂性和制备的难度及成本。现代无线通信要求用低剖面、小尺寸、多频带(宽频带)、可集成的天线，分形天线能更好的满足这种要求。然而，拥有自相似和空间填充特性的分形天线结构普遍比较复杂，制备比较困难。在天线追求小型化的今天，复杂分形天线的制备难题更为凸显。目前分形天线的制备方法普遍费时费力，亟需进行革新。

液态金属天线指的是利用室温下呈现液态的金属(通常为镓基合金)制备的天线。而我们知道，构成天线的导电路径的形状和长度决定了天线的重要性质如工作频率和辐射模式等。利用液态金属的可流动性，这种液态金属天线可以改变自身长度和形状，进而改变天线的特征；并且对这种天线进行弯折而不会影响其结构的稳定性。这种天线不仅接受信号能力强，而且具有自我修复的特征，可用于各种便携式设备。

因而，液态金属分形天线的研究和应用，在军事和民用方面都有着巨大的潜力，尤其是在无线、卫星和移动通信系统中将会发挥巨大的作用，有着非常广阔的市场前景。

发明内容

本发明基于液态金属指进效应，提出一种崭新的液态金属分形天线及其制备方法。本发明充分利用了液态金属的流动性、导电性及可变形性，基于激发形成的分形结构，一次成型制备液态金属分形天线，解决了现有分形天线制备困难、不能自我修复以及无法自由弯折的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种液态金属分形天线，包括辐射贴片，所述辐射贴片包括由液态金属形成的树枝状复合分形结构。

具体地说，所述液态金属分形天线还包括基板和天线接地板，所述天线接地板和辐射贴片分别贴合在所述基板的两面上。

进一步地，所述由液态金属形成的树枝状复合分形结构由封装层固定其形状(封装液态金属导电线路)，例如将其固定于所述基板上。所述封装层可由柔性材料制成。可用于制备封装层的材料包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯等中的一种或几种。所述封装层厚度可为500-1500微米。