一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法技术

本发明专利技术提供一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法，所述太阳能面接收天线包括：能量收集板，用于收集照射到其上的太阳能并转换成所述太阳能面接收天线运行所需的电能，同时还用于收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；卫星天线馈源，用于接收能量收集板聚焦的通信信号；可调节连杆，用于调节卫星天线馈源位置，使其位于能量收集板的焦点处。通过调节石墨烯薄膜层上下侧的电压使得设定波段的太阳能透过石墨烯薄膜层，低于设定波段的通信电磁波反射聚焦至太阳能面接收天线的焦点处，同时实现了太阳能能量收集与通信信号的收集，提高了太阳能能量的收集能力，实现了对通信信号的聚焦，减少对卫星空间的占用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米天线领域，具体而言涉及一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法。
技术介绍
多数卫星通常采用独立分开的太阳能电池和天线，两种器件互相争夺着卫星上十分有限的可利用表面。如果将太阳能电池和星载天线兼容在一起，那么就可节省或者高效率地利用卫星上表面。实现方法就是将两种器件集成在一起，组成集成电源天线。作为有效实现空间结构轻量化的一种新途径，美国航空航天局和欧洲空间局等已开展了这方面的研究和实验。由美国航空航天局支持，喷气推进实验室(JPL)研究了航天器用的一种集成太阳能阵列的反射阵天线，为21世纪在深空探测器上使用集成太阳能天线奠定了技术基础。由欧洲空间局支持的一项研究开发了将裂缝阵列和太阳能电池薄膜集成在一起的电源/天线。JPL研究和开发了航天器用的一种高增益集成化太阳线。射频天线选用印刷型微带反射阵，以大量很细的十字型偶极子作为辐射单元。选择反射阵的好处是反射阵和太阳阵都是平面型的；反射阵可以置于太阳阵的上面；用一个喇叭照射反射阵，不需要功率分配网络；反射阵和太阳阵的支撑结构可组合在一起，大大减小了体积。最终研制出一种X波段集成太阳阵/天线。欧洲空间局的研究组把集成太阳能电池阵/天线简称为SOLANT(即SolarAntenna的缩写)。Vaccaro.S等人提出了一种较为先进的设计方法件必须至少有4个独立金属层:天线用的贴片和接地基板，太阳能电池用的前后连接板，太阳能电池和天线至少共用一个金属层，这两种功能器件被紧密地结合在一起，用裂缝天线代替贴片天线，其接地板可用作太阳能电池“负”集光器阴极；采用先进的可形成任意形状的太阳能电池，把太阳能电池直接沉积在天线的接地板上。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线及信号收集方法，该太阳能面接收天线可以同时实现太阳能能量收集与通信信号的收集，提高了太阳能能量的收集能力，实现对通信信号的聚焦，减少对卫星空间的占用。本专利技术的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。为达成上述目的，本专利技术提出一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，所述太阳能面接收天线包括：能量收集板，其用于收集照射到其上的太阳能并转换成所述太阳能面接收天线运行所需的电能，同时还用于收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；卫星天线馈源，其位于所述能量收集板的焦点处，用于接收能量收集板聚焦的通信信号；可调节连杆，其一端连接在所述能量收集板的边缘，另一端连接所述卫星天线馈源，用于调节卫星天线馈源位置，使其位于能量收集板的焦点处。所述能量收集板包括基板、光电转换层以及石墨烯天线层，其中：所述基板用于承载位于其上的光电转换层与石墨烯天线层；所述石墨烯天线层附着设于光电转换层上，包括若干个石墨烯天线，用于收集太阳能并将之转换成电能、以及收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；所述光电转换层附着设于所述基板上，用于处理所述石墨烯天线层馈电并将之提供给整个所述太阳能面接收天线，具有用于外接的正辅助电极、负辅助电极。所述石墨烯天线自上而下包括第一透明电极、石墨烯薄膜层、第二透明电极、衬底；所述衬底用于承载位于其上的第一透明电极、石墨烯薄膜层以及第二透明电极；所述石墨烯薄膜层位于所述第一透明电极与第二透明电极之间，其上被刻蚀出2-5圈的同心圆图案；所述第一透明电极与第二透明电极分别与所述光电转换层的正辅助电极、外辅助电极连接；第一透明电极与第二透明电极之间具有电压差，被设置为通过调节该电压差来调节所述石墨烯薄膜层的介电常数、折射率、反射率。所述第一透明电极、第二透明电极的组成材料包括ITO、Au中的任一种。所述石墨烯薄膜包括单层石墨烯薄膜、双层石墨烯薄膜、三层石墨烯薄膜中的所述石墨烯薄膜中含有用于性能调节的掺杂物，所述掺杂物包括缺电子的硼原子、多电子的磷原子、多电子的氮原子中的任一种。所述光电转换层包括电池单元阵列、正主电极、负主电极以及填充在其间的二氧化硅层；所述电池单元阵列具有多个串联电池阵列，每个串联电池阵列由多个电池单元并联构成；所述电池单元包括石墨烯天线馈电、与石墨烯天线馈电相邻的次级电极以及将次级电极与石墨烯天线馈电相连的整流电路；所述串联电池阵列最外侧的两个次级电极分别构成串联电池阵列的正电极与负电极，串联电池阵列的正电极被设置为与正主电极连接，该串联电池阵列的负电极被设置为与负主电极连接；所述正主电极被设为与正辅助电极连接，所述负主电极被设为与负辅助电极连接。所述卫星天线馈源包括单极子天线、偶极子天线、八木天线中的任意一种。一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线同时实现收集通信信号与收集太阳能的方法，包括：通过调节石墨烯薄膜层上下侧的电压以调节石墨烯薄膜层的介电常数、反射率、折射率；设定波段的太阳能透过石墨烯薄膜层，低于设定波段的通信电磁波反射聚焦至太阳能面接收天线的焦点处；透过石墨烯薄膜层的太阳能在石墨烯天线层中形成巨大的电磁场，光电转换层将该电磁场能转换成电能，并提供给整个太阳能面接收天线装置使用；调整可调节连杆，促使卫星天线馈源位于太阳能面接收天线的焦点处；卫星天线馈源收集通信电磁波信号。由以上本专利技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：1、同时实现太阳能能量收集与通信信号的收集，减少对卫星空间的占用。2、提高了对太阳能的收集能力。3、实现对通信信号的电磁波聚焦。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是本专利技术的具有石墨烯天线的太阳能面接收天线的结构示意图。图2是本专利技术的能量收集板的结构示意图。图3是本专利技术的石墨烯天线的结构示意图。图4是本专利技术的石墨烯薄膜的同心圆结构示意图。图5是本专利技术的电池单元阵列的结构示意图。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。本专利技术提供一种石墨烯的太阳能面接收天线及信号收集方法。结合图1，该石墨烯的太阳能面接收天线包括：能量收集板1，其用于收集照射到其上的太阳能并转换成太阳能面接收天线运行所需的电能，同时还用于收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，其特征在于，所述太阳能面接收天线包括：能量收集板，其用于收集照射到其上的太阳能并转换成所述太阳能面接收天线运行所需的电能，同时还用于收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；卫星天线馈源，其位于所述能量收集板的焦点处，用于接收能量收集板聚焦的通信信号；可调节连杆，其一端连接在所述能量收集板的边缘，另一端连接所述卫星天线馈源，用于调节卫星天线馈源位置，使其位于能量收集板的焦点处。

【技术特征摘要】
1.一种具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，其特征在于，所述太阳能面接收天线包括：能量收集板，其用于收集照射到其上的太阳能并转换成所述太阳能面接收天线运行所需的电能，同时还用于收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；卫星天线馈源，其位于所述能量收集板的焦点处，用于接收能量收集板聚焦的通信信号；可调节连杆，其一端连接在所述能量收集板的边缘，另一端连接所述卫星天线馈源，用于调节卫星天线馈源位置，使其位于能量收集板的焦点处。2.根据权利要求1所述的具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，其特征在于，所述能量收集板包括基板、光电转换层以及石墨烯天线层，其中：所述基板用于承载位于其上的光电转换层与石墨烯天线层；所述石墨烯天线层附着设于光电转换层上，包括若干个石墨烯天线，用于收集太阳能并将之转换成电能、以及收集通信波段的电磁波并将之聚焦至焦点处；所述光电转换层附着设于所述基板上，用于处理所述石墨烯天线层馈电并将之提供给整个所述太阳能面接收天线，具有用于外接的正辅助电极、负辅助电极。3.根据权利要求2所述的具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，其特征在于，所述石墨烯天线自上而下包括第一透明电极、石墨烯层、第二透明电极、衬底；所述衬底用于承载位于其上的第一透明电极、石墨烯薄膜层以及第二透明电极；所述石墨烯薄膜层位于所述第一透明电极与第二透明电极之间，其上被刻蚀出2-5圈的同心圆图案；所述第一透明电极与第二透明电极分别与所述光电转换层的正辅助电极、外辅助电极连接；第一透明电极与第二透明电极之间具有电压差，被设置为通过调节该电压差来调节所述石墨烯薄膜层的介电常数、折射率、反射率。4.根据权利要去3所述的具有石墨烯天线的太阳能面接收天线，其特征在于，所述第一透明电极、第二透明电极的组成材料包括ITO、Au中的任一种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦玮，禹忠，
申请(专利权)人：南京奥依菲光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32