一种石墨烯双频可调天线及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种石墨烯双频可调天线及其制备方法，包括：介质基片(1)、绝缘层(2)、馈电传输线(3)、接地电极(4)、辐射贴片(5)以及两个L形枝节(6)，辐射贴片(5)为非对称形状的石墨烯贴片；绝缘层(2)覆盖于介质基片(1)上；接地电极(4)与馈电传输线(3)、辐射贴片(5)以及两个L形枝节(6)共面，且设置于绝缘层(2)上；馈电传输线(3)与接地电极(4)组成共面波导馈电结构；两个L形枝节(6)之间有间距，且每个L形枝节(6)的一端分别与接地电极(4)一体连接；辐射贴片(5)与每个L形枝节(6)的另一端之间具有间隔，馈电传输线(3)位于辐射贴片(5)的一侧，且与辐射贴片(5)相连。应用本发明专利技术实施例提供的技术方案，实现了天线在不同频段内的反射参数具有不同的变化趋势。

Graphene dual frequency tunable antenna and its preparation method

\u672c\u53d1\u660e\u5b9e\u65bd\u4f8b\u63d0\u4f9b\u4e86\u4e00\u79cd\u77f3\u58a8\u70ef\u53cc\u9891\u53ef\u8c03\u5929\u7ebf\u53ca\u5176\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\uff1a\u4ecb\u8d28\u57fa\u7247(1)\u3001\u7edd\u7f18\u5c42(2)\u3001\u9988\u7535\u4f20\u8f93\u7ebf(3)\u3001\u63a5\u5730\u7535\u6781(4)\u3001\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u4ee5\u53ca\u4e24\u4e2aL\u5f62\u679d\u8282(6)\uff0c\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u4e3a\u975e\u5bf9\u79f0\u5f62\u72b6\u7684\u77f3\u58a8\u70ef\u8d34\u7247\uff1b\u7edd\u7f18\u5c42(2)\u8986\u76d6\u4e8e\u4ecb\u8d28\u57fa\u7247(1)\u4e0a\uff1b\u63a5\u5730\u7535\u6781(4)\u4e0e\u9988\u7535\u4f20\u8f93\u7ebf(3)\u3001\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u4ee5\u53ca\u4e24\u4e2aL\u5f62\u679d\u8282(6)\u5171\u9762\uff0c\u4e14\u8bbe\u7f6e\u4e8e\u7edd\u7f18\u5c42(2)\u4e0a\uff1b\u9988\u7535\u4f20\u8f93\u7ebf(3)\u4e0e\u63a5\u5730\u7535\u6781(4)\u7ec4\u6210\u5171\u9762\u6ce2\u5bfc\u9988\u7535\u7ed3\u6784\uff1b\u4e24\u4e2aL\u5f62\u679d\u8282(6)\u4e4b\u95f4\u6709\u95f4\u8ddd\uff0c\u4e14\u6bcf\u4e2aL\u5f62\u679d\u8282(6)\u7684\u4e00\u7aef\u5206\u522b\u4e0e\u63a5\u5730\u7535\u6781(4)\u4e00\u4f53\u8fde\u63a5\uff1b\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u4e0e\u6bcf\u4e2aL\u5f62\u679d\u8282(6)\u7684\u53e6\u4e00\u7aef\u4e4b\u95f4\u5177\u6709\u95f4\u9694\uff0c\u9988\u7535\u4f20\u8f93\u7ebf(3)\u4f4d\u4e8e\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u7684\u4e00\u4fa7\uff0c\u4e14\u4e0e\u8f90\u5c04\u8d34\u7247(5)\u76f8\u8fde\u3002 Using the technical scheme provided by the embodiment of the invention, the reflection parameters of the antenna in different frequency bands have different changing trends.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯双频可调天线及其制备方法
本专利技术涉及天线
，特别是涉及一种石墨烯双频可调天线及其制备方法。
技术介绍
第五代移动通信技术5G是当前通信领域的研究热点。针对5G应用需求，各个国际、国内组织都进行了频谱需求预测，普遍认为5G需要工作在更高的毫米波频段。近期的世界无线电通信大会(WRC)上公布了24GHz到86GHz之间的可用5G频段：27.5～29.5,37～40.5GHz等。随着全球信息科技化的快速发展，尤其是近30年的无线通信技术的不断革新，对天线性能的要求不断提高。为了适应现代科技的一些要求，天线在诸多方面进行技术革新，例如多频工作，减小尺寸，增加带宽，提高增益，频率可调等。因此，研究一种工作在5G频段且频率可调的天线极具现实意义。目前，有关石墨烯可调天线方面的研究较少。而通过施加偏压改变石墨烯的电导率，进而调节石墨烯天线的性能参数，这一机制已经在仿真和实验中得到了证实。例如，2015年罗马尼亚布加勒斯特大学曾研发出一种基于石墨烯的微结构天线，如图1所示，该天线由接地电极11、介质基片12、石墨烯贴片13和馈电传输线14组成，且该天线中石墨烯贴片的形状是结构对称的长方形。如图2所示，可以看出，该天线工作在8-12GHz的X波段，天线的反射参数(S11)可以被外部直流偏压调控，但是在8-12GHz整个频段范围内，天线的反射参数的变化趋势相同。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种石墨烯双频可调天线及其制备方法，以实现天线在不同频段内的反射参数具有不同的变化趋势。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种石墨烯双频可调天线，包括：介质基片1、绝缘层2、馈电传输线3、接地电极4、辐射贴片5以及两个L形枝节6，所述辐射贴片5为非对称形状的石墨烯贴片；所述绝缘层2覆盖于所述介质基片1上；所述接地电极4与所述馈电传输线3、所述辐射贴片5以及所述两个L形枝节6共面，且设置于所述绝缘层2上；其中，所述馈电传输线3与所述接地电极4组成共面波导馈电结构；所述两个L形枝节6之间具有间距，且每个L形枝节6的一端分别与所述接地电极4一体连接；所述辐射贴片5与每个L形枝节6的另一端之间具有间隔，其中，所述每个L形枝节6的另一端为远离所述接地电极4的一端；所述馈电传输线3位于所述辐射贴片5的一侧，且与所述辐射贴片5相连，其中，该辐射贴片5的一侧为远离每个L形枝节6的另一端的一侧。可选的，所述接地电极4与所述馈电传输线3相邻的两侧结构对称，且呈阶梯形。可选的，所述介质基片1为9毫米×9毫米，厚度为600微米的本征高阻硅介质基片。可选的，所述绝缘层2为9毫米×9毫米，厚度为300纳米的二氧化硅绝缘层。第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述的石墨烯双频可调天线的制备方法，所述方法包括：在介质基片1上沉积二氧化硅薄膜得到绝缘层2；将石墨烯转移至所述绝缘层2上；并将转移至所述绝缘层2上的石墨烯刻蚀成非对称形状，形成辐射贴片5；通过磁控溅射技术，在绝缘层2上沉积金属，通过紫外光刻技术刻蚀沉积至绝缘层2的金属，得到馈电传输线3、接地电极4以及两个L形枝节6。可选的，所述在介质基片1上沉积二氧化硅薄膜得到绝缘层2，包括：通过等离子体增强化学气相沉积PECVD方法，在所述介质基片1上沉积二氧化硅薄膜，得到绝缘层2。可选的，所述将转移至所述绝缘层2上的石墨烯刻蚀成辐射贴片5，包括：通过紫外光刻以及感应耦合等离子体刻蚀ICP技术，将转移至所述绝缘层2上的石墨烯刻蚀成非对称形状，形成辐射贴片5。本专利技术实施例提供的石墨烯双频可调天线及其制备方法，由于天线结构不对称，在施加偏压后天线表面产生的外加电场分布不均匀，所以石墨烯辐射贴片上不同位置处的电导率变化情况不相同，从而，实现了天线的反射参数在两个频段内变化趋势不一致。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的一种基于石墨烯的微结构天线的结构示意图；图2为现有技术提供的一种基于石墨烯的微结构可调天线的S11图；图3为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线的一部分尺寸参数图；图5为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线的另一部分尺寸参数图；图6为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线的又一部分尺寸参数图；图7为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线在不同偏置电压下的S11实测结果；图8为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线在0V偏压时的Smith图；图9为本专利技术实施例提供的一种石墨烯双频可调天线制备方法的流程图。附图标记说明：1-介质基片；2-绝缘层；3-馈电传输线；4-接地电极；5-辐射贴片；6-L形枝节。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为解决现有技术问题，本专利技术公开了一种石墨烯双频可调天线及其制备方法，实现了天线在不同频段内反射参数具有不同的变化趋势，以下分别进行详细说明。参见图3，图3为本专利技术实施例石墨烯双频可调天线的结构示意图，包括：介质基片1、绝缘层2、馈电传输线3、接地电极4、辐射贴片5以及两个L形枝节6，其中，介质基片1是天线的重要构成部分，常见的介质基片包括：玻纤布基、玻纤和纸的复合基板、纸基覆铜板、高阻硅等，本专利技术实施例对具体使用的介质基片不做限定。一般而言，介质基片1中会掺杂有杂质，属于非绝对绝缘材料，为了实现介质基片1的绝对绝缘，可以将绝缘层2覆盖于介质基片1上，从而起到绝对保护电路的作用，以便后续天线能够工作在安全的电路环境下。绝缘材料主要指电阻率为109～1022欧姆/厘米的物质所构成的材料，常见的绝缘材料包括：云母、玻璃、陶瓷、二氧化硅等等。接地电极4与馈电传输线3、辐射贴片5以及两个L形枝节6共面，且设置于绝缘层2上，馈电传输线3与接地电极4组成共面波导馈电结构。共面波导馈电结构具有单一平面传输线结构的优点，其金属面均在同一平面内，可以简化天线制作工艺，并且有利于天线的片上集成。两个L形枝节6之间具有间距，且每个L形枝节6的一端分别与接地电极4一体连接，辐射贴片5与每个L形枝节6的另一端之间具有间隔，其中，每个L形枝节6的另一端为远离接地电极4的一端。馈电传输线3位于辐射贴片5的一侧，且与辐射贴片5相连，其中，该辐射贴片5的一侧为远离每个L形枝节6的另一端的一侧。辐射贴片5为非对称形状的石墨烯贴片，石墨烯具有高电导率。石墨烯电导率高的特性有利于减少天线辐射能量的损耗，从而提高天线的性能。本专利技术实施例提供的石墨烯双频可调天线，通过设置非对称形状石墨烯贴片、介质基片1、绝缘层2、馈电传输线3、接地电极4、以及两个L形枝节6，实现了天线的双频工作。并且由于天线结构的不对称，导致了石墨烯贴片上不同位置处受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯双频可调天线，其特征在于，包括：介质基片(1)、绝缘层(2)、馈电传输线(3)、接地电极(4)、辐射贴片(5)以及两个L形枝节(6)，所述辐射贴片(5)为非对称形状的石墨烯贴片；所述绝缘层(2)覆盖于所述介质基片(1)上；所述接地电极(4)与所述馈电传输线(3)、所述辐射贴片(5)以及所述两个L形枝节(6)共面，且设置于所述绝缘层(2)上；其中，所述馈电传输线(3)与所述接地电极(4)组成共面波导馈电结构；所述两个L形枝节(6)之间具有间距，且每个L形枝节(6)的一端分别与所述接地电极(4)一体连接；所述辐射贴片(5)与每个L形枝节(6)的另一端之间具有间隔，其中，所述每个L形枝节(6)的另一端为远离所述接地电极(4)的一端；所述馈电传输线(3)位于所述辐射贴片(5)的一侧，且与所述辐射贴片(5)相连，其中，该辐射贴片(5)的一侧为远离每个L形枝节(6)的另一端的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯双频可调天线，其特征在于，包括：介质基片(1)、绝缘层(2)、馈电传输线(3)、接地电极(4)、辐射贴片(5)以及两个L形枝节(6)，所述辐射贴片(5)为非对称形状的石墨烯贴片；所述绝缘层(2)覆盖于所述介质基片(1)上；所述接地电极(4)与所述馈电传输线(3)、所述辐射贴片(5)以及所述两个L形枝节(6)共面，且设置于所述绝缘层(2)上；其中，所述馈电传输线(3)与所述接地电极(4)组成共面波导馈电结构；所述两个L形枝节(6)之间具有间距，且每个L形枝节(6)的一端分别与所述接地电极(4)一体连接；所述辐射贴片(5)与每个L形枝节(6)的另一端之间具有间隔，其中，所述每个L形枝节(6)的另一端为远离所述接地电极(4)的一端；所述馈电传输线(3)位于所述辐射贴片(5)的一侧，且与所述辐射贴片(5)相连，其中，该辐射贴片(5)的一侧为远离每个L形枝节(6)的另一端的一侧。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述接地电极(4)与所述馈电传输线(3)相邻的两侧结构对称，且呈阶梯形。3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质基片(1)为9毫米×9毫米，厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜鑫，罗彦彬，张霞，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11