一种天线及通讯设备及制备方法与流程

本发明涉及无线通讯技术领域，特别是涉及一种天线及通讯设备及制备方法。

背景技术：

随着科学与技术的飞速发展，无线传输与我们的日常生活越来越密不可分，例如蜂窝通信、卫星移动通信等无线通信技术极大方便了我们的生产生活。随着信息时代的到来，我们几乎天天都要看到和使用天线，大到移动电话基站塔上的通信天线，小至手机内的天线，等等。现代综合信息系统朝着大容量、多功能、超宽带方向迅猛发展，天线作为无线信息系统的传输通道，其数量因此不断增加，这就使得综合信息系统的成本难以进一步降低，电磁兼容特性也受到影响。可重构天线能够根据实际环境的需求实时地重构天线的特性，为了实现现代通信系统朝着大容量、多功能、超宽带方向发展，可重构天线的概念被提出并得到了广泛的研究和发展。

目前的可重构天线一般由自组构天线模板和微处理器组成。天线模板一般由许多微机电开关的导线段或辐射片、辐射体组成，包括线天线、微带天线、缝隙天线等多种形式，其通过对天线进行微小改变从而改变天线的工作特性。但是目前的可重构天线，结构复杂，制作困难，且使用时，响应速度慢，灵敏性低，无法及时对天线的电参数作出调整。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供一种天线及通讯设备及制备方法，以解决现有技术中的可重构天线，结构复杂，制作困难，且使用时，响应速度慢，灵敏性低，无法及时对天线的电参数作出调整技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种天线，包括控制层以及液态金属层；液态金属层的顶面设置有液态金属存储槽；控制层的底面与液态金属层的顶面相连，控制层的底面设置有控制开关，控制开关与液态金属存储槽相对齐，用于调整液态金属存储槽内的液态金属的分布形态。

其中，控制层包括两层及两层以上子层时，在每个子层的底面均开设控制开关，且每个控制开关均与液态金属存储槽相对齐。

其中，控制开关包括控制图案、隔离薄膜以及泵体；在控制层的底面开设凹槽形成控制图案；隔离薄膜贴覆于控制层的底面，用于密封控制图案；在控制层上开设第一介质通道，第一介质通道的一端与控制图案相连通，另一端与泵体的输出口相连。

其中，泵体为气泵或者水泵。

其中，泵体工作时，隔离薄膜凸起；泵体关闭时，隔离薄膜恢复原状；隔离薄膜恢复原状后依旧保持弹性，且不会影响其他子层工作。

其中，该天线还包括开设在液态金属层上的第二介质通道；第二介质通道的一端与液态金属存储槽相连通，另一端与外界空气相连通。

其中，位于液态金属存储槽内的液态金属包括液态汞、单质金属镓、镓基合金和铋基合金中的一种或多种。

本发明还提供了一种通讯设备，包括上述天线。

本发明提供了一种基于上述天线的制备方法，包括以下步骤：s10，在液态金属层的顶面开设液态金属存储槽；s20，在控制层的底面设置控制开关，并将控制层与液态金属层粘连。

其中，s20具体包括：s201，在控制层的底面刻蚀出控制图案，并在控制层上开设第一介质通道；s202，在控制层的底面贴覆隔离薄膜，对控制图案进行密封；s203，在液态金属层上开设第二介质通道，使密封后的控制图案与液态金属存储槽对齐，将控制层与液态金属层粘连，将液态金属通过第二介质通道注入液态金属存储槽中。

(三)有益效果

本发明提供的天线设置液态金属层以及控制层，通过控制层上的控制开关，调节液态金属层中的液态金属存储槽内的液态金属的分布形态，从而改变天线的电参数；改善了天线本身的结构，方便简化制作工艺，并且由于液态金属存储槽内的液态金属具有流动性，提高了响应速度以及灵敏度，液态金属还可以自行修复，使天线快速转换成初始状态。

附图说明

图1为本发明提供的天线的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的天线的又一个实施例的结构示意图

图3本发明提供的天线中控制层的一个实施例的俯视图；

图4本发明提供的天线中控制层的又一个实施例的俯视图：

图5本发明提供的天线中液态金属层的一个实施例的俯视图；

图中，1-控制层；2-液态金属层；3-隔离薄膜；4-控制开关；5-液态金属存储槽；6-第一介质通道；7-第二介质通道；8-第一控制子层；9-第二控制子层；10-第一控制图案；11-第二控制图案。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种天线，包括控制层1以及液态金属层2；液态金属层2的顶面设置有液态金属存储槽5；控制层1的底面与液态金属层2的顶面相连，控制层1的底面设置有控制开关4，控制开关4与液态金属存储槽5相对齐，用于调整液态金属存储槽5内的液态金属的分布形态。

具体地，例如，液态金属层2以及控制层1为薄板状，可以采用pdms(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)制成；例如，液态金属存储槽5可以为矩形槽，深度可以为50μm；液态金属存储槽5内填充适量的液态金属，当控制开关4处于开启状态时，可以改变液态金属的分布区域，从而改变天线的电参数；当控制开关4关闭时，液态金属流回至原来的位置，天线恢复到初始状态。

本发明提供的天线，设置液态金属层2以及控制层1，通过控制层1上的控制开关4，调节液态金属层2中的液态金属存储槽5内的液态金属的分布形态，从而改变天线的电参数；改善了天线本身的结构，方便简化制作工艺，并且由于液态金属存储槽5内的液态金属具有流动性，提高了响应速度以及灵敏度，还可以自行修复，快速转换成初始状态。

如图2所示，进一步地，控制层1包括两层及两层以上子层时，在每个子层的底面均开设控制开关4，且每个控制开关4均与液态金属存储槽5相对齐。

具体地，例如，当控制层1包括两层子层时，位于上方的子层记为第一控制子层8，靠近液态金属层2的子层记为第二控制子层9，第一控制子层8以及第二控制子层9的底部均设置控制开关4；第一控制子层8上的控制图案记为第一控制图案10，第二控制子层9上的控制图案记为第二控制图案11，且第一控制图案10与第二控制图案11单独工作；第二控制子层9可以用于密封第一控制图案10。每个子层上的控制开关4与液态金属存储槽5的中心重合；使用时，各个控制开关4择一开启，可以对液态金属存储槽5中的液态金属的分布形态快速切换。

如图3及图4所示，进一步地，控制开关4包括控制图案、隔离薄膜3以及泵体；在控制层1的底面开设凹槽形成控制图案，控制图案与液态金属存储槽5相对齐；隔离薄膜3贴覆于控制层1的底面，用于密封控制图案；在控制层1上开设第一介质通道6，第一介质通道6的一端与控制图案相连通，另一端与泵体的输出口相连。

凹槽的深度可以为50μm；例如，隔离薄膜3的厚度可以小于50μm，隔离薄膜3的尺寸可以根据控制图案的尺寸设置；例如，当有多层子层时，每个子层上刻蚀的控制图案均不相同，这样就可以使得液态金属存储槽5内的液态金属的分布形式更加多样化，从而获得不同的电参数类型，对应不同的模式。例如，控制图案可以为矩形，也可以为椭圆形，还可以为三角形等等例如，每个子层的厚度可以为100μm，位于最上方的子层的厚度可以略微厚些，起到保护作用，甚至还可以在控制层1的上方设置保护层来保护整个天线。例如，第一介质通道6可以是圆形通道，第一介质通道6可以与控制层1的侧面平行，也可以与控制层1的底面平行，还可以是l型的通道；例如，有多个子层时，每个子层上的控制图案均对应设置独立的第一介质通道6以及泵体；例如，泵体可以是水泵或者气泵；需要调节天线的电参数时，通过泵体以及第一介质通道6将水或者空气输送至控制图案内，此时隔离薄膜3在气压或者液压的作用下，向液态金属存储槽5的方向凸起，液态金属受到挤压后位置转移，从而改变了整个液态金属存储槽5内的液态金属的分布形式；当需要切换到另一种模式时，泵体停止工作，隔离薄膜3恢复形变，被挤压的液态金属回到原来的位置，天线回到初始状态，此时再开启控制另一个控制图案的泵体即可。对于隔离薄膜3的设置，可以只对与液态金属层2直接接触的子层的控制图案处进行贴覆，其余两个相邻的子层间可以不用设置隔离薄膜3，利用各个子层本身来对控制图案进行密封即可，使用时子层本身就相当于隔离薄膜3，可以在受到上层子层的挤压时变形凸起。

如图5所示，进一步地，该天线还包括开设在液态金属层2上的第二介质通道7；第二介质通道7的一端与液态金属存储槽5相连通，另一端与外界空气相连通。

具体地，例如，为了提高控制效果，可以使液态金属存储槽5内充满液态金属，此时，为了给受到挤压后的液态金属提供转移空间，可以设置第二介质通道7；例如，第二介质通道7的端口可以位于变形层的侧面，也可以贯穿控制层1上除控制开关4所在的其他区域、位于控制层1的底面。当液态金属存储槽5内的液态金属受到挤压时，液态金属流入第二介质通道7中，当压力消失时，液态金属自动回流至液态金属存储槽5；例如，当天线的体积较大，液态金属存储槽5内的液态金属较多时，可以在第二介质通道7远离第一液态金属存储槽5的一端设置存储罐，来容纳液态金属。

进一步地，位于液态金属存储槽5内的液态金属至少包括液态汞、单质金属镓、镓基合金和铋基合金中的一种；镓基合金可以为镓铟合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。铋基合金可以为铋铟合金、铋铟锡合金或铋铟锡锌合金。

本发明还提供一种通讯设备，包括上述天线。

本发明还提供一种上述天线的制备方法，包括以下步骤：s10，在液态金属层2的顶面开设液态金属存储槽5；s20，在控制层1的底面设置控制开关4，并将控制层1与液态金属层2粘连。

具体地，例如，可以选取一块由pdms制成的薄板作为液态金属层2，在液态金属层2的顶面开设矩形状的液态金属存储槽5；之后选取一块由pdms制成的薄板作为控制层1，在控制层1的底面设置控制开关4，其中控制开关4的尺寸不大于液态金属存储槽5的尺寸，才可以使两者配合使用；最后将液态金属层2的底面与天线的基体的顶面粘接在一起即可。

进一步地，s20具体包括：s201，在控制层1的底面刻蚀出控制图案，并在控制层1上开设第一介质通道6；s202，在控制层1的底面贴覆隔离薄膜3，对控制图案进行密封；s203，在液态金属层2上开设第二介质通道7，使密封后的控制图案与液态金属存储槽5对齐，将控制层1与液态金属层2粘连，将液态金属注入液态金属存储槽5中。

具体地，例如，当控制层1包括多个子层时，各个子层的底面均刻蚀不同的控制图案并用隔离薄膜3进行密封，并且每个子层上均开设第一介质通道6，并用泵体与其相连，然后将各个子层复合在一起；其中每个子层上的控制图案均朝下设置，且所有的控制图案都相对齐；其中，所有的控制图案的尺寸均不大于液态存储槽的尺寸；其中，位于下方的子层的厚度不超过上方子层的厚度。

由以上实施例可以看出，本发明提供的天线具备以下有益效果：

1，控制层可包括多个子层，不同子层之间设有隔离薄膜，互不干扰，可实现天线多种完全不同的形状的迅速切换。

2，液态金属层内的液态金属具有柔性，液态金属层以及控制层本身均为柔性材料，可实现全柔性天线的制作。

3，液态金属层内液态金属成具有流动性，可实现天线的自修复。

4，天线可以在微纳尺寸内加工，可实现集成化与微型化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。