《光透明薄膜天線研究》是依託北京郵電大學，由姚遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光透明薄膜天線研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚遠
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光透明薄膜以其同時具有光透明特性和導電特性的獨特優勢，為無線通信中的很多天線難題提供了一個有效的解決方案，如MIMO、RFID、星載天線等，因而產生了光透明薄膜天線技術。目前，光透明薄膜天線技術還處於基礎研究階段，並且在研究過程中發現了很多亟待解決的難題。. 本課題將針對光透明薄膜天線的難點問題進行深入研究，解決光透明薄膜天線效率低、饋電連線困難等問題。首先對光透明薄膜天線的電流分布進行分析，進而提出具有高效率輻射特性的光透明薄膜天線的設計方法和原型結構，最後研究饋電技術，使其具有良好的匹配而不會破壞光透明薄膜。本課題將通過理論分析、仿真分析和實驗驗證證明所提方法的正確性和有效性。為我國在光透明薄膜天線領域的發展提供基礎。
結題摘要
光透明薄膜材料如銦錫氧化物（ITO）由於同時具有光透明特性和導電特性，為無線通信中的很多天線難題提供了有效的解決方案。目前，光透明薄膜天線技術還處於基礎研究階段，課題組在國家自然科學基金的資助下，針對光透明薄膜天線在分析、設計、加工、焊接、套用等方面的難點問題進行了深入研究，提出了解決方案。主要研究成果包括四個方面。 1、 深入分析總結了光透明薄膜的材料特性和電特性 本課題所做的研究是基於光透明薄膜這一新型材料。因此，本課題的第一個主要貢獻即是將光透明薄膜的材料特性和電特性有效聯繫起來。我們採用德魯德模型，將其套用於天線技術上，得到了在天線設計中需要考量的幾個主要因素包括材料的電子摻雜濃度、電子移動速度和自由電子的等效質量。同時推導出了不同材料特性下光透明薄膜材料的表面阻抗的計算公式，這個公式對於設計天線是非常重要的，可以比較不同光透明薄膜材料特性下的天線性能。 2、 提出了提高光透明薄膜天線效率的方法 光透明薄膜是一種金屬氧化物，為了保證其具有光透性，薄膜表面電阻比較大，直接導致光透明天線輻射效率低。我們提出了兩種新的提高光透明天線效率的方法。一是採用金屬網狀結構增加光透明薄膜天線效率。主要針對電流激勵型天線，首先分析天線的電流分布，其次在電流密度大的地方用細金屬線來代替光透明薄膜。二是利用多層膜來提高效率。我們提出了一種三層膜，上下兩層為金屬氧化物膜，中間一層為金屬膜。通過仿真和實測，驗證了這兩種方法的有效性。 3、 給出了光透明薄膜天線饋電新方法 光透明薄膜對於普通焊接的溫度非常敏感，容易損壞，從而會導致饋電連線不佳和天線輻射面的損害。針對這個難點問題，我們提出了兩種解決方案。一是採用非接觸饋電的方式。此時可以直接使用熱焊的方式將SMA頭焊接在饋電線上而與光透明薄膜本身並不接觸。二是多層膜的接觸式饋電。將多層薄膜的表層剝離，露出中間的銀層，再將SMA頭和銀層焊接起來。 4、光透明薄膜天線套用設計實例 通過對光透明薄膜天線的研究，掌握了其設計流程和方法，針對兩個具體的套用場景進行了設計。一是超高頻RFID系統，將光透明薄膜作成RFID讀寫器天線，套用到鏡面上。二是在車聯網系統中，將光透明天線做到汽車玻璃上，解決車聯網中的天線難題。通過套用再次驗證了課題對光透明薄膜天線研究的有效性。 因此，本課題完成了任務書中所規定的研究目標和研究內容。
