[发明专利]一种基于石墨烯的光载微波天线

说明书

本发明提供了一种基于石墨烯的光载微波天线，由金属接地板、绝缘介质层、金属结构层、石墨烯薄膜贴片和光波导构成，金属结构层包括微带连接线、阻抗匹配传输线和辐射贴片。所述天线在信号光照射石墨烯贴片时，石墨烯的电导率随信号光强度而改变，从而实现将光信号转换成微波辐射信号。本发明的天线利用石墨烯光可调特性，结合石墨烯的高电子迁移率以及金属天线结构的共振性质，无需光电信号转换，即可将光信号直接转换成微波信号，硬件结构简单，速度快、尺寸小、可应用于高速无线通讯方面。

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的光载微波天线。

背景技术

天线是整个通信系统中唯一与周围环境有耦合关系的设备，无线通信适用于基站与终端间的信息传输，通常为将传输线中的电信号转换成空间中辐射的电磁波，或者是将空间的电磁波转换成传输线中的电信号。5G等移动通信技术的发展速度远超人们的预期，光通信适合于长距离信息传输，将光信号转换成无线的微波信号是通信技术的必经步骤。

传统的光信号转换成微波信号的过程较为复杂，需要首先通过光电探测器将光信号转换成电信号，然后再对电信号进行放大、数电处理等，最后再利用电信号控制微波的发射，形成无线传输的微波信号。传统的光通信天线不仅传输过程较为复杂，而且需要的硬件较多、成本高。

石墨烯是一种在全电磁波段均可响应的薄膜材料，根据目前关于石墨烯全光调控方面的研究可知，已经实现高频电磁波对低频电磁波的调制。因此，如何将石墨烯用于光载微波天线，提高信号传输效率，并节省硬件和成本是本领域技术人员有待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于石墨烯的光载微波天线，解决现有光载微波天线光信号转换效率不高，并且结构复杂、成本高的问题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于石墨烯的光载微波天线，包括金属接地板、绝缘介质基板、微带连接线、阻抗匹配传输线、辐射贴片、石墨烯薄膜贴片以及光波导；其中，所述金属接地板和绝缘介质基板为相同大小的矩形，并贴合于一体；微带连接线、阻抗匹配传输线、辐射贴片、石墨烯薄膜贴片依次连接，并设于绝缘介质基板的上层；

所述微带连接线为微带线，一端与阻抗匹配传输线相连，另一端与载波馈源相连；所述辐射贴片为矩形，一边端部设有石墨烯薄膜贴片，与石墨烯薄膜贴片相对的另一边中部设有一个矩形槽，阻抗匹配传输线的另一端与辐射贴片矩形槽的中部相连；所述石墨烯薄膜贴片的两端设有光波导。

进一步，所述金属接地板和绝缘介质基板为相同大小的矩形，尺寸为L_1*W₁；所述微带连接线的尺寸为L_3*W₃，阻抗匹配传输线的尺寸为L_4*W₄，辐射贴片的尺寸为L_5*W₅，矩形槽的尺寸为L_2*W₂，石墨烯薄膜贴片的尺寸为L_6*W₅；金属接地板的厚度为t，中层为绝缘介质基板的厚度为h；单位：mm；

其中，L_1*W₁的尺寸范围为(25～35)×(20～30)；

L_3*W₃的尺寸范围为(2.2～3.5)×(1.5～3.5)；

L_4*W₄的尺寸范围为(8～10)×(0.4～0.65)；

L_5*W₅的尺寸范围为(10～18)×(10～18)；

L_2*W₂的尺寸范围为(2.5～4)×(0.8～2)；