[发明专利]一种基于液态金属的单频波束扫描天线

说明书

本发明提供一种基于液态金属的单频波束扫描天线，其包括：微带线部分，包括微带线输入端口、微带线输出端口、微带线交指电容、以及组成电感的多个矩形微带线以及液态金属部分，其中，多个矩形液态金属流控管穿过地面层后与控制层连接。发明基于液态金属在可以导电的同时具有流动性的原理，同时得益于当流控管中充满电解液且液态金属在一端接正电极时，会向电解液中负电极流动的原理，通过接通负电极阵列中不同位置的单个负电极，控制液态金属流动，改变天线中电感部分的长度，从而改变所对应的电感值并改变天线中电磁场的传播常数。

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的单频波束扫描天线。

背景技术

波束(wave beam)是指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状(比如说像手电筒向黑暗处射出的光束)，主要有全球波束、点形波束、赋形波束。它们由发射天线来决定其形状。波束指向角随天线某一参数改变而有规律地大范围改变的天线，简称波束扫描天线。

实现波束扫描的方法大致可以分为机械控制与电控制两种。机械控制的波束扫描天线，通过步进电极完成天线的指向改变，从而改变对应的波束指向；电控制的波束扫描天线，则通过改变天线单元辐射相位的方法，进而改变整个天线阵列的波束指向。

改变天线单元的相位可以通过半导体移相器、FPGA芯片、半导体开关或改变天线工作频率等手段来实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液态金属的单频波束扫描天线，使得单频波束扫描天线的辐射波束可以在工作频率不变的情况下，实现扫描。

一种基于液态金属的单频波束扫描天线，其包括：微带线部分，包括微带线输入端口、微带线输出端口、位于微带线输入端口和微带线输出端口之间的微带线交指电容、以及组成电感的多个矩形微带线，每个矩形微带线均与微带线交指电容连接；以及液态金属部分，与微带线部分连接，其包括组成电感且与对应矩形微带线连接的多个矩形液态金属流控管、地面层以及控制层，其中，多个矩形液态金属流控管穿过地面层后与控制层连接。

进一步地，所述微带线部分由高频介质基板的上表面金属蚀刻而成且属于固定结构；所述液态金属部分流动于塑料制成的矩形液态金属流控管中且属于可重构结构。

进一步地，多个矩形微带线平行设置，每个矩形微带线的一端与微带线交指电容垂直连接。

进一步地，每个矩形液态金属流控管包括液态金属存储池、与对应矩形微带线另一端连接的液态金属流控管道、正电极、负电极阵列、与正电极连接的第一金属化通孔以及多个第二金属化通孔，其中，所述液态金属存储池位于液态金属流控管道和对应的矩形微带线连接处。

进一步地，所述液态金属流控管道由塑料制成的。

进一步地，所述正电极一端连接在液态金属流控管道和对应的矩形微带线连接处，另一端连接第一金属化通孔。

进一步地，所述负电极阵列远离液态金属流控管道和对应的矩形微带线连接处设置。

进一步地，所述负电极阵列具有平行设置的多个负电极，第二金属化通孔的数量和负电极的数量相同，每个负电极一端连接在液态金属流控管道，另一端连接金属化通孔。

进一步地，所述地面层包括底板以及位于底板上的多个第一金属圆盘和第二金属圆盘，其中第一金属圆盘和第二金属圆盘均设有贯穿孔；所述控制层包括第一控制电路线、与第一控制电路线绝缘的多个第二控制电路线以及可编程芯片，其中第一控制电路线和多个第二控制电路线均与可编程芯片连接；正电极通过第一金属化通孔穿过对应的第一金属圆盘的贯穿孔再与第一控制电路线连接，负电极阵列分别通过对应的第二金属化通孔穿过第二金属圆盘的贯穿孔再与第二控制电路线连接。