[发明专利]一种充气式柔性射频天线及其制备方法

说明书

一种充气式柔性射频天线及其制备方法。所述天线包括可充气式弹性基板，充气式弹性基板上附着一层粘附层，并加工有褶皱形状的导电层，导电层由沉积有薄层金属的碳纳米管薄膜构成，导电层表面封装一层橡胶绝缘保护层，馈线的一端与SMA连接器相连接，另一端与导电层相连接，其连接处先涂抹银胶，再涂抹环氧树脂，SMA连接器安装在FR4单面覆铜板上。当充气式弹性基板被气体填充而膨胀时，充气式弹性基板的横向和纵向都存在变形，通过在预充气的基板上喷涂一层橡胶粘附层，再铺设导电层，放气后生成具有褶皱结构的导电层，从而在一定范围内对充气式弹性基板充气时，导电层不会断裂。且该充气式柔性射频天线在充气前后，依然能正常工作。

技术领域

本发明属于柔性电子制造领域，特别涉及一种充气式柔性射频天线及其制备方法。

背景技术

近些年，随着通讯技术的飞速发展，在无线通信设计环节，具备柔性特点的天线设计与实现逐渐受到越来越多研究者的关注。柔性天线既具有灵活性好、能与载体实现很好的贴合，便于安装，在多功能需求的无线系统中，又可以利用一个天线实现多个单一天线的功能，所以柔性天线的研究在如今复杂的环境中有着重要的意义。

目前，关于柔性天线的研究仍处于起步阶段，但也取得了一些成果。例如，宋延林课题组在纳米绿色打印领域取得了优异的成果，并将纳米打印技术成功应用于柔性天线研究中。他们在不同柔性基体上通过打印银纳米颗粒来制备柔性天线，这在很大程度上克服了传统印刷造成的资源浪费和费料污染等弊端，同时也为柔性电子器件的制备提供了新思路。但是利用纳米打印技术制备出的柔性天线，能够忍受的形变量较小，基本上只能弯曲而不能拉伸，应用范围也会严重受限，尤其在有着特殊需求的应用场景中。另外，哈佛大学Kubo M.等人先在PDMS柔性基体中制备微孔道，再将镓铟合金液态金属注入微孔道内来制备出一款柔性可拉伸微流体式射频天线，且测试结果论证了其设计方案的可行性。然而用这种方法制备出的柔性射频天线，在拉伸过程中其工作频率不稳定且存在漏液的危险，这在商业化的过程中也是一个不小的挑战。在实际应用中，随着电子产品个性化和多样化程度的提高，对天线的拉伸性和稳定性也随之提高。这已经不是一种或两种技术方案所能解决的。所以针对一些特殊的应用场景，迫切的需要新的技术方案来满足这种需求。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的上述不足，针对现有技术的局限性以及特殊应用场景中的使用需求，提供一种充气式柔性射频天线及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种充气式柔性射频天线，包括充气式弹性基板，所述充气式弹性基板由内至外依次为粘附层、导电层和绝缘保护层，所述导电层采用沉积有薄层金属的碳纳米管薄膜沿所述充气式弹性基板进气口方向排布而成并加工有褶皱结构，馈线的一端与SMA连接器相连接，另一端与导电层相连接，其连接处先涂抹银胶，再涂抹环氧树脂，SMA连接器安装在FR4单面覆铜板上。

所述导电层上的褶皱结构由多个周期性的褶皱构成。

该充气式柔性射频天线具有可弯曲和小幅度拉伸等特点。当充气式弹性基板被气体填充而膨胀时，充气式弹性基板的横向和纵向都存在变形，通过在预充气的弹性基板上，喷涂一层橡胶粘附层，再铺设导电层，然后封装，放气后生成具有褶皱结构的导电层，从而在一定范围内对基本充气时，导电层不会断裂。

其中充气式弹性基板、粘附层和绝缘保护层可选择相同材质，也可选择不同材质。

一种充气式柔性射频天线的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：先在充气式弹性基板(如乳胶气球)内充入一定量气体，再将橡胶溶液(热塑橡胶sebs与白油按照质量比为1：4溶解在环己烷中)喷涂在充气式弹性基板上作为粘附层，厚度为20-100微米。

步骤2：在单面FR4覆铜板上，先分别安装SMA连接器和馈线，再分别焊接它们之间的连接点。