【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线设计理论与，具体涉及一种基于石墨烯金属混合的超宽带小型化单极子天线。
技术介绍
1、单极子天线是一种特殊的偶极子天线，它的结构类似于一个倒置的v形或u形导线，这种天线通常被竖直安装在一个接地平面上，这个接地平面可以是有形的，如实际的地面，也可以是无形的，比如人造卫星的平台或其他交通工具的车身，单极子天线的馈电是通过位于下端的同轴电缆完成的，而馈线的接地导体与平台的金属部分相连，在天线设计领域，一直面临着天线性能与天线体积、结构方面的挑战，特别是带宽与体积，它们之间存在权衡折中，在现有技术无法获得带宽-体积限制突破的情况下，将新材料、新技术引入天线设计中，成为突破原有限制的途径，石墨烯材料作为一种近10年来广为研究并受到重视的新型材料，近年来在不断创新、实验、应用推广，特别应用在天线设计领域，使原有天线性能发生了极大改变，现有石墨烯材料存在的形式包括石墨烯墨水、石墨烯粉末、石墨烯分散液、石墨烯cvd等各种形式，在天线设计领域，很多通过电调石墨烯性能来获得天线性能调节或改善，目前一致认为将石墨烯与金属混合来设计天线，能获得较好的性能。
2、然而传统的装置在使用时还存在以下问题：
3、1、由于在天线设计领域，一直面临着天线性能与天线体积、结构方面的挑战，特别是带宽与体积，它们之间存在权衡折中，针对当前无线通信对超宽带需求，(特别是带宽比大于100)以及天线小型化需求，超宽带(带宽比大于100)天线仍面临挑战，导致了现有天线虽然能保证带宽满足正常使用需求，但天线本身体积较大，装配使用不便的现象。
4、2、由于多数天线采用石墨烯作为改性材料，且通过加载直流偏置电压，激励石墨烯材料，使其导电性能发生改变，进而调节性能，导致了若石墨烯改性和电调过程不稳定则会严重出现天线宽带性能变差等问题。
5、3、由于现有天线多数内部构造较为复杂，导致了天线设计制作成本较高，不易于推广使用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种基于石墨烯金属混合的超宽带小型化单极子天线，具备体积小，超宽带性能稳定且装配便捷的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，包括金属单极子圆柱，所述金属单极子圆柱的四周分布有石墨烯粉末圆柱，且石墨烯粉末圆柱的一侧分布有第一石墨烯分散液圆柱，所述石墨烯粉末圆柱的另一侧分布有第二石墨烯分散液圆柱，所述第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱的顶端连接有金属圆形顶帽，且第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱的底端连接有金属圆形地板，所述石墨烯粉末圆柱的四周外壁贴合有pvc圆柱塑料管，且第一石墨烯分散液圆柱的一侧加载有第一直流电压源，所述第二石墨烯分散液圆柱的一侧则加载有第二直流电压源，所述金属单极子圆柱的顶端中心则加载有第三直流电压源，且金属圆形地板的底端中心连接有探针。
3、优选的，所述金属圆形顶帽的半径为8mm，厚度为0.3mm，且金属圆形地板半径为8.5mm,厚度为1mm。
4、优选的，所述金属单极子圆柱半径为0.6mm，高度为25mm，所述石墨烯粉末圆柱的半径为4mm，高度为18mm，所述第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱的半径均为0.5mm，高度均为28mm。
5、优选的，所述第三直流电压源的正极加载于石墨烯粉末圆柱中以及金属单极子圆柱顶端，其负极加载于第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱中以及金属圆形顶帽中心，第一直流电压源和第二直流电压源的加载位置靠近石墨烯粉末圆柱上端，且直流电压源电压大小均为12v。
6、优选的，所述金属单极子圆柱高度与石墨烯粉末圆柱中心重合，前者高度高于后者6mm。
7、优选的，所述第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱与金属圆形顶帽及金属圆形地板均接触，且第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱位于石墨烯粉末圆柱两侧成直线，其中第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱距金属单极子圆柱16mm。
8、优选的，所述第一石墨烯分散液圆柱和第二石墨烯分散液圆柱及石墨烯粉末圆柱均由pvc圆柱塑料管封装。
9、优选的，所述天线由sma接口探针底馈，且sma内导体与金属单极子圆柱相连通。
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
11、1、此天线通过利用石墨烯粉末和分散液，采用超宽带小型化的单极子天线，该天线由石墨烯粉末圆柱、石墨烯分散液圆柱、金属圆形顶帽、圆形地板、单极子圆柱、直流电压源组成，通过构造石墨烯粉末圆柱、石墨烯分散液圆柱，与金属圆形顶帽、圆形地板、单极子圆柱组合，在直流电压激励作用下，改变石墨材料性能，仿真所设计的单极子天线能获得180:1的超宽带性能，从而保持整体天线的体积小型化的同时，通过改变石墨材料性能，并仿真所设计的单极子天线性能，在不影响此单极子天线正常使用的前提下，具有体积小便于装配携带及使用稳定的特点。
12、2、通过借助pvc塑料管，封装石墨烯粉末圆柱，石墨烯粉末圆柱套在金属圆柱单极子外面，金属铜圆柱单极子贯穿石墨烯粉末圆柱并高出石墨烯粉末圆柱6mm，它们的中心轴线重合，且金属铜圆柱单极子顶端不与金属铜圆形顶帽连接，它们之间仅间隔3mm，从而使得其间距较小，可进一步缩减整体天线尺寸。
13、3、通过借助pvc塑料管封装石墨烯粉末圆柱和上下底盘形成整体结构天线，在保证天线性能稳定的前提下不但整体结构简单，且制作成本低。
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1.一种基于石墨烯金属混合的超宽带小型化单极子天线，其特征在于：包括金属单极子圆柱(1)，所述金属单极子圆柱(1)的四周分布有石墨烯粉末圆柱(2)，且石墨烯粉末圆柱(2)的一侧分布有第一石墨烯分散液圆柱(3)，所述石墨烯粉末圆柱(2)的另一侧分布有第二石墨烯分散液圆柱(4)，所述第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)的顶端连接有金属圆形顶帽(5)，且第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)的底端连接有金属圆形地板(6)，所述石墨烯粉末圆柱(2)的四周外壁贴合有PVC圆柱塑料管(7)，且第一石墨烯分散液圆柱(3)的一侧加载有第一直流电压源(8)，所述第二石墨烯分散液圆柱(4)的一侧则加载有第二直流电压源(9)，所述金属单极子圆柱(1)的顶端中心则加载有第三直流电压源(10)，且金属圆形地板(6)的底端中心连接有探针(11)。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述金属圆形顶帽(5)的半径为8mm，厚度为0.3mm，且金属圆形地板(6)半径为8.5mm,厚度为1mm。
3.根据权利要求
4.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述第三直流电压源(10)的正极加载于石墨烯粉末圆柱(2)中以及金属单极子圆柱(1)顶端，其负极加载于第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)中以及金属圆形顶帽(5)中心，第一直流电压源(8)和第二直流电压源(9)的加载位置靠近石墨烯粉末圆柱(2)上端，且直流电压源电压大小均为12V。
5.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述金属单极子圆柱(1)高度与石墨烯粉末圆柱(2)中心重合，前者高度高于后者6mm。
6.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)与金属圆形顶帽(5)及金属圆形地板(6)均接触，且第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)位于石墨烯粉末圆柱(2)两侧成直线，其中第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)距金属单极子圆柱(1)6mm。
7.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)及石墨烯粉末圆柱(2)均由PVC圆柱塑料管(7)封装。
8.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述天线由SMA接口探针(11)底馈，且SMA内导体与金属单极子圆柱(1)相连通。
...【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯金属混合的超宽带小型化单极子天线，其特征在于：包括金属单极子圆柱(1)，所述金属单极子圆柱(1)的四周分布有石墨烯粉末圆柱(2)，且石墨烯粉末圆柱(2)的一侧分布有第一石墨烯分散液圆柱(3)，所述石墨烯粉末圆柱(2)的另一侧分布有第二石墨烯分散液圆柱(4)，所述第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)的顶端连接有金属圆形顶帽(5)，且第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)的底端连接有金属圆形地板(6)，所述石墨烯粉末圆柱(2)的四周外壁贴合有pvc圆柱塑料管(7)，且第一石墨烯分散液圆柱(3)的一侧加载有第一直流电压源(8)，所述第二石墨烯分散液圆柱(4)的一侧则加载有第二直流电压源(9)，所述金属单极子圆柱(1)的顶端中心则加载有第三直流电压源(10)，且金属圆形地板(6)的底端中心连接有探针(11)。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述金属圆形顶帽(5)的半径为8mm，厚度为0.3mm，且金属圆形地板(6)半径为8.5mm,厚度为1mm。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带石墨烯金属混合的小型化单极子天线，其特征在于：所述金属单极子圆柱(1)半径为0.6mm，高度为25mm，所述石墨烯粉末圆柱(2)的半径为4mm，高度为18mm，所述第一石墨烯分散液圆柱(3)和第二石墨烯分散液圆柱(4)的半径均为0.5mm，高度均为28mm。
4.根据权利要求1...
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