具有纳米级嵌套褶皱结构的柔性天线研究

发布时间：2020-06-17 00:01

【摘要】：随着微电子技术的发展,以柔性材料代替硬质材料作为介质基底的柔性共形天线成为新兴的热门研究方向。柔性天线不仅能与载体很好的共形,而且可以卷曲与展开以节省存放空间,同时可以保持天线性能稳定,为人们的生活提供了便捷。柔性天线易于与曲面共形的特点,在生物医学、智能穿戴、航空航天、军事等领域中涉及小型化电子设备的地方有着广泛的应用前景。本文设计了一款共面波导馈电的柔性天线,并对其进行MEMS工艺制备和测试,主要的研究内容可概括为:(1)基于共面波导馈电天线的基本理论,在Ansys HFSS中仿真设计了天线的结构,并对重要参数进行仿真优化,分析了结构变形及应力/应变对天线频率特性和辐射特性的影响。该柔性天线中心频率为7.5GHz,通过对其形变的仿真可以得出,天线在实现弯曲共形及拉伸变形的过程中,中心频率在7.5GHz处保持不变,辐射效果保持不变。(2)研究了柔性天线的制备方法及工艺流程,讨论不同介质基底的特征,基于MEMS微机械工艺对该柔性天线进行加工。通过在聚二甲基硅氧烷PDMS上物理沉积一层刚性铜膜的方法,首先PDMS经过预拉伸处理和表面改性处理可使其表面形成褶皱,然后沉积铜膜时的热处理造成PDMS表面二次褶皱,研制出了一款PDMS表面褶皱化的柔性天线。PDMS表面褶皱化的目的是当天线形变后表面的刚性铜膜不会张裂。(3)测试了天线在弯曲/拉伸时的性能。测试结果发现,当天线无论在弯曲过程还是拉伸过程,测试结果均与仿真相同,回波损耗曲线没有变化,中心频率稳定在7.5GHz附近,辐射方向也没有受到影响。经过柔性度的测试,说明该柔性天线保持了稳定的性能且可恢复,弯曲度可达360°,拉伸度可达40%。本文针对柔性天线的发展需求,探索柔性天线的设计与实现方法,为柔性天线的共形设计提供了相应的解决方案,为天线与电子设备的集成化提供了参考。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820
【图文】：

微带天线,非平面,解决方案

上操作印刷天线，那么性能可能不太理想。在非平面一种解决方案是在能够安装在弯曲表面上的半柔性或。尽管先前已经提出了几种共形天线的初始设计，但定和已知曲率的特定非平面表面上操作。因此，如果表面的曲率变化在其工作期间可灵活操作，则系统在大的灵活性。因此，在柔性基底上实现印刷微带天线使用天线提供的一种解决方案。图 1.1 矩形微带天线辐射贴片微带馈线介质基底接地面辐射方向

偶极子天线,天线

中北大学学位论文线的研究现状以各种柔性材料代替硬质材料作为介质基底的天线成为新的北卡罗来纳州立大学的 Ju-Hee So 等人[3]制作了一款可实现子天线。该天线在频率 1.91GHz~1.99GHz 的范围内实现 90%固体金属元素(如铜)的类似偶极子的预期效率。天线由注入流体金属合金共晶镓铟(EGaIn)组成。与传统的铜质天线相比法可以更容易地制作出流体天线。天线可以承受机械变形(在消除施加的应力后恢复到原来的状态。EGaIn 在 PDMS了电气连续性。天线的形状和功能是可重新配置的。在应变长，无任何滞后现象，可以机械地调节谐振频率，测量的中有限元模型预测的中心频率具有很好的一致性。

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