【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，尤其涉及一种应用于海洋通信浮标的透明天线。
技术介绍
1、海洋通信浮标是海洋信息网络的重要组成部分，具有通信、导航定位、气象监测等重要功能，这些功能的实现离不开无线电收发器件—天线。长久以来，天线作为独立的通信器件，难以与浮标标体集成，其较大的质量与体积导致浮标可利用空间减少、载荷能力降低，甚至有海浪下的侧翻风险。海洋通信浮标多为太阳能供电，若能够开发光学透明通讯天线，即可与太阳能供电板相集成，大大增加通信浮标的可利用空间与载荷能力，同时透明天线的高光学透过率能够避免通讯器件对阳光的大面积遮挡，不会影响太阳能板的供电效率，实现同一空间下电磁通信与能量补给的多功能化。
2、传统透明天线技术主要依赖透明导体材料的固有特性来实现电磁器件的光学透明，如采用氧化铟锡（ito），但材料电导率（载流子密度）和光学透明度相互制约，在实现透明性能的同时很大程度上牺牲了天线性能，导致电磁器件的工作性能恶化，信号覆盖强度下降，通信距离缩短，覆盖区域大幅缩减，且透光率低下。因此，开发具有高透光率与高辐射效率的天线设计技术，是提高海洋通信浮标服役性能的切实问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种应用于海洋通信浮标的透明天线，用以解决现有技术中实现光学透明性能的同时天线的通信性能较差的缺陷，实现高光学透明天线，具有良好的辐射效率。
2、本专利技术提供一种应用于海洋通信浮标的透明天线，包括依次并行排列的共面波导、阻抗匹配结构、模式匹配结构、非对称准一维sspps（
3、所述共面波导（coplanar waveguide，cpw）用于依次激励所述阻抗匹配结构、模式匹配结构、准一维sspps传输结构和准一维椭圆形匹配结构；
4、所述阻抗匹配结构的中心导体宽度由所述共面波导的中心导体宽度过渡到所述准一维sspps传输结构的单元宽度，实现阻抗匹配；
5、所述模式匹配结构用于获得所述共面波导与所述sspps的模式匹配；
6、所述准一维sspps传输结构和准一维椭圆形匹配结构为主体辐射部分，由所述非对称准一维sspps传输结构进行相位调制，形成端射辐射，而后经所述准一维椭圆形匹配结构辐射进入自由空间。
7、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，所述准一维sspps传输结构包括多个并行排列的非对称准一维sspps单元和介质基板。
8、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，所述准一维sspps传输结构和准一维椭圆匹配结构均由准一维导电金属线构成，不透明导电材料占主体辐射部分面积的百分比远小于10%，光学透过率达到90%以上。
9、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，每个sspps的上下两侧为深度不同的金属槽，使得每个sspps的上下两侧分别获得具有不同相位传播常数的传播模式。
10、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，每个sspps上下两侧的金属槽底部的导体线延伸至外轮廓导体结构之上，使得多余模式的电场以电流的形式流入外轮廓中，以消除多余模式，使得每个sspps上下两侧的传输模式互不干扰。
11、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，所述模式匹配结构包括共面波导地板和中心导体，共面波导地板位于所述中心导体两侧，并以指数形式远离所述中心导体。
12、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，所述中心导体上下两侧的金属槽深度线性增加至所述sspps对应的上下两侧的金属槽深度；
13、所述中心导体上的横向金属线宽和纵向金属线宽均线性递减至所述sspps的金属线宽。
14、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，每个sspps中左右两侧的金属线宽为lw/2，其他金属线宽为lw；
15、所述中心导体上的横向金属线宽和纵向金属线宽均线性递减至所述sspps的其他金属线宽lw。
16、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，通过以下公式计算每个sspps的光学透射率or和反射率ot：
17、
18、
19、其中，ametal是sspps中金属线所占的面积，aunit是整个准一维sspps单元的面积，d是整个准一维sspps单元的横向宽度，p是整个准一维sspps单元的纵向宽度，a是sspps上下两侧的金属槽宽度，h1是sspps上侧的金属槽深度，h2是sspps下侧的金属槽深度，w是所述介质基板的横向宽度，r1是所述准一维椭圆形匹配结构的长半轴，r2是所述准一维椭圆形匹配结构的短半轴。
20、根据本专利技术提供的一种应用于海洋通信浮标的透明天线，所述sspps的金属线越细，光学透射率越高，光学反射率越低。具体地，当金属线宽小于80 μm时，在不考虑介质基板的情况下，主体辐射部分获得90%以上的可见光透射率，相应地，此时的可见光反射率小于10%。
21、本专利技术提供的应用于海洋通信浮标的透明天线，通过使用非对称准一维sspps传输结构进行相位调制，形成端射辐射，而后经准一维椭圆匹配结构辐射进入自由空间，通过模式匹配结构获得共面波导与sspps的模式匹配，实现高光学透明天线，具有良好的辐射效率，不依赖于ito等昂贵透明导电材料，且尺寸小，剖面低。
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1.一种应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，包括依次并行排列的共面波导、阻抗匹配结构、模式匹配结构、非对称准一维SSPPs传输结构和准一维椭圆形匹配结构；
2.根据权利要求1所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述准一维SSPPs传输结构包括多个并行排列的非对称准一维SSPPs单元和介质基板。
3.根据权利要求1所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述准一维SSPPs传输结构和准一维椭圆匹配结构均由准一维导电金属线构成，不透明导电材料占主体辐射部分面积的百分比远小于10%，光学透过率达到90%以上。
4.根据权利要求2所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，每个准一维SSPPs单元的上下两侧为深度不同的金属槽，使得每个准一维SSPPs单元的上下两侧分别获得具有不同相位传播常数的传播模式。
5.根据权利要求4所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，每个准一维SSPPs单元上下两侧的金属槽底部的导体线延伸至单元外轮廓导体结构之上，使得多余模式的电场以电流的形式流入外轮廓中，以消除多余模式，且
6.根据权利要求4所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述模式匹配结构包括共面波导地板和中心导体，所述共面波导地板位于所述中心导体两侧，并以指数形式远离所述中心导体。
7.根据权利要求6所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述中心导体上下两侧的金属槽深度线性增加至所述SSPPs对应的上下两侧的金属槽深度，且所述中心导体上的横向金属线宽和纵向金属线宽均线性递减至所述SSPPs的金属线宽。
8.根据权利要求7所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，每个准一维SSPPs单元中左右两侧的金属线宽为lw/2，其他金属线宽为lw。
9.根据权利要求8所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述准一维SSPPs单元的金属线宽lw可调，在5-500 μm范围内，均可支持SSPPs模式，且线宽越细，光学透射率越高，光学反射率越低；
...【技术特征摘要】
1.一种应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，包括依次并行排列的共面波导、阻抗匹配结构、模式匹配结构、非对称准一维sspps传输结构和准一维椭圆形匹配结构；
2.根据权利要求1所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述准一维sspps传输结构包括多个并行排列的非对称准一维sspps单元和介质基板。
3.根据权利要求1所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，所述准一维sspps传输结构和准一维椭圆匹配结构均由准一维导电金属线构成，不透明导电材料占主体辐射部分面积的百分比远小于10%，光学透过率达到90%以上。
4.根据权利要求2所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，每个准一维sspps单元的上下两侧为深度不同的金属槽，使得每个准一维sspps单元的上下两侧分别获得具有不同相位传播常数的传播模式。
5.根据权利要求4所述的应用于海洋通信浮标的透明天线，其特征在于，每个准一维sspps单元上下两侧的金属槽底部的导体线延伸至单元外轮廓导体结构之上，...
【专利技术属性】
技术研发人员：祖浩然，张芮雪，任怡萍，辛义通，
申请(专利权)人：三亚汉烯石墨烯技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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