一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元及制备方法与流程

本发明涉及微波通信及超导技术领域，特别是一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元及制备方法。

背景技术：

微波技术随着现代化的建设，已经应用在多个领域，如本地无线网络、卫星通信以及广播卫星系统等。但随着高温超导薄膜制造技术的提高，使得高温超导体在微波领域的应用得到了肯定。

众所周知，超导体的直流电阻为零，超导体的交流电阻不为零，但该阻值比一般的导体在各个领域和低温下要低很多，超导体的表面电阻比普通导体要小10到100倍，使用这种低表面电阻的超导体，能够减少插入损耗，提高微波传导的效率。

传统的微波天线反射面一直都是直接应用于广播卫星系统，但这种反射面天线拥有体积大的结构，会受天气的影响而性能降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元及制备方法，能解决传统反射面体积大，受天气影响降低性能的问题，本技术具备低抛物面和重量轻的结构，同时利用超导材料制备的阵列式天线单元，能提高天线的带宽和增益效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元，包括：

第一衬底、第二衬底、环形支撑曲面、纳米天线束和反射板；环形支撑曲面通过热熔胶嵌于超导工作片上，环形支撑曲面的内环壁形成固定第一衬底和第二衬底的夹层结构，第一衬底和第二衬底通过聚酰亚胺反向粘黏为一体，第二衬底上通过低能离子束刻蚀成规则的曲线纳米天线束，纳米天线束围成的结构单元内通过电子束蒸镀有纳米银天线，纳米天线束上覆盖由银反射层。

优选的，第一衬底和第二衬底为掺钇稳定氧化锆衬底，纳米天线束为改性bscco超导材料。

优选的，第一衬底中央设置有台式结构。

优选的，台式结构的厚度为100纳米。

优选的，纳米天线束为通过低能离子束刻蚀成若干阵列式单元格。

优选的，环形支撑面为两块相同支撑面通过预热压形成的夹层结构，将预热压后的环形支撑面进行热压，获得曲面状的支撑面。

一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元的制备方法，包括以下步骤：

通过热熔胶将环形支撑曲面粘贴在超导工作片上；

利用光刻和离子束刻蚀相结合的方式在第一衬底上制备预设厚度的台式结构；

利用低能离子束刻蚀在第二衬底上制备规则的曲线纳米天线束，再通过电子束蒸镀制备纳米银天线；

通过聚酰亚胺将第二衬底反向粘贴在第一衬底上，形成两块衬底粘黏为一体。

优选的，在纳米天线束外还覆盖有银反射层。

优选的，其还包括通过热熔胶将第一衬底覆在环形支撑曲面上。

本发明的有益效果是：

（1）本技术采用两块衬底将超导材料夹持为一个整体，同时通过低能离子束刻蚀减小第一衬底的厚度，使得制备的超导天线性能突出，稳定性好；

（2）通过环形支撑曲面将第一衬底和第二衬底夹持在环形支撑曲面之间，使得形成低抛物面结构，使得具备良好的天线辐射性能和使用寿命。

附图说明

图1是本发明超导材料天线的结构示意图；

图2是本发明环形支撑面的结构示意图；

图3是本发明纳米天线束的蛇形阵列式结构单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1：

一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元，请参阅附图1和附图2所示，包括：

第一衬底104、第二衬底105、环形支撑曲面101、纳米天线束103和反射板；环形支撑曲面101通过热熔胶嵌于超导工作片上，环形支撑曲面101的内环壁形成固定第一衬底104和第二衬底105的夹层结构102，第一衬底104和第二衬底105通过聚酰亚胺反向粘黏为一体，第二衬底105上通过低能离子束刻蚀成规则的曲线纳米天线束103，纳米天线束103围成的结构单元内通过电子束蒸镀有纳米银天线，纳米天线束103上覆盖由银反射层，第一衬底104中央设置有台式结构107，台式结构107的厚度为100纳米。

传统的超导材料一般只能制备平面结构超导单元，尤其是针对天线辐射单元这种体积小，功能要求高的产品，其一般是具备抛物面结构。

本技术通过环形支撑曲面101支撑环形抛物面结构，而在环形支撑曲面101之间粘贴固定超导天线层，这样不仅解决了抛物面结构，也达到了使用超导材料天线的目的。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，还包括对环形支撑曲面101和纳米天线束103进行详细描述，超导工作片实际上为辐射单元的外围结构，而环形支撑曲面101则相当于超导天线层的内壁，环形支撑曲面101中间设置有衬底安装口，环形支撑曲面101包括两块相同的曲面结构，两块相同的曲面结构通过预热压成型，并进行热压结合为一体。在预热压操作后，需要将第一衬底104的边缘放置在两块相同的曲面结构中间，再进过热压结合为一个整体。

环形支撑曲面101包括碳纤维复合材料。

纳米天线束实际为超导材料制成的天线微带阵，一般来讲，圆极化天线一般是采用连续旋转技术来实现的，而连线旋转技术的原理是通过改变馈电网络中微带馈线的长度来实现的，馈电线商都的改变可以在每一个单元产生相应的延迟，并且可以在馈电点抵消反射波。

本技术通过低能离子束刻蚀成规则的曲线纳米天线束103，而纳米天线束103以蛇形走线形成多个阵列式结构单元106，使得超导天线能提供很好的圆极化性能。

同时由于采用第一衬底104和第二衬底105相夹持的结构，使得超导性能更加优异，形成低抛物面结构，使得具备良好的天线辐射性能和使用寿命。

实施例3：

一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元的制备方法，包括以下步骤：

通过热熔胶将环形支撑曲面粘贴在超导工作片上；

利用光刻和离子束刻蚀相结合的方式在第一衬底上制备预设厚度的台式结构；

利用低能离子束刻蚀在第二衬底上制备规则的曲线纳米天线束，再通过电子束蒸镀制备纳米银天线；

通过聚酰亚胺将第二衬底反向粘贴在第一衬底上，形成两块衬底粘黏为一体。

优选的，在纳米天线束外还覆盖有银反射层。

优选的，其还包括通过热熔胶将第一衬底覆在环形支撑曲面上。

本发明采用两块衬底将超导材料夹持为一个整体，同时通过低能离子束刻蚀减小第一衬底的厚度，使得制备的超导天线性能突出，稳定性好；通过环形支撑曲面将第一衬底和第二衬底夹持在环形支撑曲面之间，使得形成低抛物面结构，使得具备良好的天线辐射性能和使用寿命。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于圆极化平板天线的超导辐射单元，包括：第一衬底、第二衬底、环形支撑曲面、纳米天线束和反射板；环形支撑曲面通过热熔胶嵌于超导工作片上，环形支撑曲面的内环壁形成固定第一衬底和第二衬底的夹层结构，第一衬底和第二衬底通过聚酰亚胺反向粘黏为一体，第二衬底上通过低能离子束刻蚀成规则的曲线纳米天线束，纳米天线束围成的结构单元内通过电子束蒸镀有纳米银天线，纳米天线束上覆盖由银反射层。本发明能解决传统反射面体积大，受天气影响降低性能的问题，本申请具备低抛物面和重量轻的结构，同时利用超导材料制备的阵列式天线单元，能提高天线的带宽和增益效果。

技术研发人员：陈浩
受保护的技术使用者：安徽站乾科技有限公司
技术研发日：2018.12.05
技术公布日：2019.05.24