本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于液態(tài)金屬的氣控變形天線。

背景技術(shù)：

天線是在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的器件。無線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來工作。近年來，隨著雷達(dá)和通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，汽車、飛機(jī)、艦船以及各種民用電子設(shè)備需要用到各種尺寸和形狀的天線。傳統(tǒng)的固體金屬天線只具有一種特定的形狀，而為了滿足不同的無線電信號(hào)的發(fā)送和接收要求，只能采用搭載多個(gè)天線的方式解決，這無疑增加了天線的制作成本和占用空間。

天線的形狀和高度直接影響無線電信號(hào)的接收效果。為了提高天線的帶寬，即有效工作的頻率范圍，通常采用以下多種技術(shù)，如使用較粗的金屬線，使用金屬“網(wǎng)籠”來近似更粗的金屬線，尖端變細(xì)的天線元件，如饋電喇叭中，以及多天線集成的單一部件。天線的傾角也會(huì)影響天線的發(fā)射效果，例如底面雷達(dá)天線向上傾斜，便于高空的飛行器接收無線電信號(hào)。此外，接收天線的位置也會(huì)影響信號(hào)的接收效果，如手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的天線輻射特性會(huì)根據(jù)用戶的使用狀態(tài)而多樣變化。目前的固態(tài)金屬天線存在形狀單一的缺點(diǎn)和不足

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的基于液態(tài)金屬的氣控變形天線，該裝置利用液態(tài)金屬的導(dǎo)電性和流動(dòng)性，可通過充放氣來實(shí)現(xiàn)天線的變形。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種基于液態(tài)金屬的氣控變形天線，包括柔性流道、液態(tài)金屬、氣囊和氣泵，所述液態(tài)金屬和所述氣囊均設(shè)置在所述柔性流道內(nèi)部，所述氣泵設(shè)置在所述柔性流道外部，用于為所述氣囊充氣或吸氣。利用所述氣泵向所述氣囊內(nèi)充氣使其體積膨脹，或由所述氣囊吸氣使其體積收縮，可以控制所述柔性流道內(nèi)的液態(tài)金屬在內(nèi)部流道內(nèi)移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述柔性流道的底部設(shè)有用于盛放所述液態(tài)金屬的底座；所述氣囊包括設(shè)置在所述柔性流道的底座內(nèi)的底部氣囊，所述底部氣囊與所述氣泵連通，所述底部氣囊呈空心圓柱體狀，且貼附在所述底座的內(nèi)壁四周，所述液態(tài)金屬位于所述底部氣囊的中部空心處。

進(jìn)一步，所述氣囊包括設(shè)置在所述柔性流道的內(nèi)壁四周的外周氣囊，所述外周氣囊與所述氣泵連通。

進(jìn)一步，所述外周氣囊呈空心圓柱體狀，且貼附在所述柔性流道內(nèi)壁的四周，所述液態(tài)金屬位于所述底部氣囊的中部空心處。

進(jìn)一步，所述外周氣囊包括至少兩個(gè)相互分離的氣室，并分別與所述氣泵連接。進(jìn)一步，所述外周氣囊包括左右兩個(gè)氣室，由所述氣泵分別控制向氣室內(nèi)充氣或吸氣，實(shí)現(xiàn)所述柔性流道向特定方向進(jìn)行彎曲傾斜。

進(jìn)一步，所述柔性流道的材料包括硅橡膠、聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯等高彈性材料中的一種或多種。當(dāng)所述氣泵向所述柔性流道內(nèi)的氣囊充或吸氣時(shí)，具有高彈性的所述柔性流道可做出相應(yīng)的變形。

進(jìn)一步，所述液態(tài)金屬包括鎵基合金、銦基合金或鉍基合金。

進(jìn)一步，所述液態(tài)金屬包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.5％的鎵和24.5％的銦組成的鎵銦合金。該合金的熔點(diǎn)為10.35度，因而在常溫下保持液態(tài)，所述液態(tài)金屬也可為其他質(zhì)量配比的鎵銦合金以及其他材料組成液態(tài)金屬。

進(jìn)一步，所述氣囊為硅橡膠等制成的彈性薄膜，所述氣囊內(nèi)部填充氣體包括氮?dú)狻鍤?、二氧化碳或空氣等?/p>

進(jìn)一步，所述天線形狀為直線形、螺旋形、圓弧形、三角形或方形等。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過向氣囊內(nèi)充氣使其膨脹，從而推動(dòng)柔性流道內(nèi)的液態(tài)金屬移動(dòng)，形成特定的形狀。通過對(duì)不同的氣囊內(nèi)充氣，改變其體積和形狀可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬天線位置的變化、天線直徑的變化、天線長(zhǎng)度的變化以及天線傾角的變化，這種氣控變形天線的直徑和長(zhǎng)度具有較大的變化范圍，因而可以提供較寬的工作頻帶。液態(tài)金屬材料具有流動(dòng)性，可防止天線發(fā)生斷裂，并且具有自修復(fù)能力。液態(tài)金屬是一類熔點(diǎn)較低的合金，具有良好的導(dǎo)電性和較低的熔點(diǎn)，因而在無線通信領(lǐng)域、柔性電子、可變形機(jī)器研究等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，如作為可穿戴設(shè)備之間的電氣連接部件以及用于制造柔性壓力傳感器、柔性電感和可拉伸揚(yáng)聲器等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的天線長(zhǎng)度變化的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的天線直徑變化的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的天線傾角變化的示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的天線位置變化的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參考圖1，本發(fā)明提供一種基于液態(tài)金屬的氣控變形天線，包括柔性流道1、液態(tài)金屬2、氣囊和氣泵5，所述液態(tài)金屬2和所述氣囊均設(shè)置在所述柔性流道1內(nèi)部，所述氣泵5設(shè)置在所述柔性流道1外部，用于為所述氣囊充氣或吸氣。利用所述氣泵5向所述氣囊內(nèi)充氣使其體積膨脹，或由所述氣囊吸氣使其體積收縮，可以控制所述柔性流道1內(nèi)的液態(tài)金屬2在內(nèi)部流道內(nèi)移動(dòng)。

所述柔性流道1的底部設(shè)有用于盛放所述液態(tài)金屬2的底座6；所述氣囊包括設(shè)置在所述柔性流道1的底座6內(nèi)的底部氣囊3，所述底部氣囊3與所述氣泵5連通，所述底部氣囊3呈空心圓柱體狀，且貼附在所述底座6的內(nèi)壁四周，所述液態(tài)金屬2位于所述底部氣囊3的中部空心處。

所述氣囊包括設(shè)置在所述柔性流道1的內(nèi)壁四周的外周氣囊4，所述外周氣囊4與所述氣泵5連通。

所述外周氣囊4可以呈空心圓柱體狀，且貼附在所述柔性流道1內(nèi)壁的四周，所述液態(tài)金屬2位于所述底部氣囊3的中部空心處。

優(yōu)選地，所述外周氣囊4還可包括至少兩個(gè)相互分離的氣室，并分別與所述氣泵5連接。進(jìn)一步，所述外周氣囊4包括左右兩個(gè)氣室，由所述氣泵5分別控制向氣室內(nèi)充氣或吸氣，實(shí)現(xiàn)所述柔性流道1向特定方向進(jìn)行彎曲傾斜。

所述柔性流道1采用硅橡膠、聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯等高彈性材料中的一種或多種制成。當(dāng)所述氣泵5向所述柔性流道1內(nèi)的氣囊充或吸氣時(shí)，具有高彈性的所述柔性流道1可做出相應(yīng)的變形。

所述液態(tài)金屬2包括鎵基合金、銦基合金或鉍基合金。

進(jìn)一步，所述液態(tài)金屬2包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.5％的鎵和24.5％的銦組成的鎵銦合金。該合金的熔點(diǎn)為10.35度，因而在常溫下保持液態(tài)，所述液態(tài)金屬2也可為其他質(zhì)量配比的鎵銦合金以及其他材料組成液態(tài)金屬。

所述氣囊為硅橡膠等制成的高彈性薄膜，所述氣囊內(nèi)部填充氣體包括但不限于氮?dú)狻鍤?、二氧化碳或空氣等?/p>

所述天線形狀為直線形、螺旋形、圓弧形、三角形或方形等。

在根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，參考圖1，一種基于液態(tài)金屬的氣控變形天線，包括柔性流道1、液態(tài)金屬2、底部氣囊3、外周氣囊4和氣泵5。

所述柔性流道1的內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm，所述柔性流道1的底座6內(nèi)徑為12mm，外徑為14mm。由彈性材料，如聚二甲基硅氧烷制成；所述液態(tài)金屬2為鎵銦合金，在常溫下為液態(tài)，具有天線所需的電子特性，且具有自我修復(fù)能力；所述底部氣囊3外形為空心圓柱體，位于柔性流道1底部，貼附在柔性流道1內(nèi)壁四周，薄膜厚度為1mm，內(nèi)部填充氣體，并與氣泵5連接；所述外周氣囊4分為左右兩個(gè)氣囊，位于柔性流道1的上部，貼附在柔性流道1內(nèi)壁兩側(cè)，氣囊的薄膜厚度為1mm，內(nèi)部填充氣體，并與氣泵5連接；所述氣泵5與底部氣囊3和外周氣囊4連接，可以向氣囊充氣和吸氣，以改變氣囊的體積。

參考圖2，所述液態(tài)金屬天線長(zhǎng)度變化通過以下方式實(shí)現(xiàn)：通過氣泵5向底部氣囊3充氣，位于柔性流道1的底座內(nèi)的液態(tài)金屬2在底部氣囊3的擠壓下，向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入柔性流道1的上部；隨著底部氣囊3體積的增大，液態(tài)金屬2在柔性流道1內(nèi)的上升高度增加，將底部氣囊3內(nèi)氣體抽出，則使液態(tài)金屬2的高度減小，從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬天線長(zhǎng)度的變化。

參考圖3，所述液態(tài)金屬天線直徑變化通過以下方式實(shí)現(xiàn)：通過氣泵5向位于柔性流道1上部的外周氣囊4內(nèi)充氣，使其體積增大，進(jìn)而使得外周氣囊4中間的管徑減小，當(dāng)液態(tài)金屬2在底部氣囊3推動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所形成的液態(tài)金屬天線直徑也會(huì)相應(yīng)減??；反之，外周氣囊4的體積減小，則形成的液態(tài)金屬天線直徑相應(yīng)增加。

參考圖4，所述液態(tài)金屬天線傾角變化通過以下方式實(shí)現(xiàn)：通過氣泵5向位于柔性流道1上部左側(cè)的外周氣囊4內(nèi)充氣，使其體積增加，帶動(dòng)左側(cè)的柔性流道1拉伸，導(dǎo)致柔性流道1向右側(cè)彎曲傾斜；反之，向右側(cè)的外周氣囊4內(nèi)充氣，使其體積增加，帶動(dòng)右側(cè)的柔性流道1拉伸，導(dǎo)致柔性流道1向左側(cè)彎曲傾斜。

參考圖5，所述液態(tài)金屬天線位置變化通過以下方式實(shí)現(xiàn)：將A、B、C和D四個(gè)柔性流道的底座的流道組合成一個(gè)正方形，內(nèi)部貼附四個(gè)底部氣囊。例如，向A底部氣囊內(nèi)充氣，其余底部氣囊抽氣，則液態(tài)金屬進(jìn)入A對(duì)應(yīng)的柔性流道的位置；向B底部氣囊內(nèi)充氣，其余底部氣囊抽氣，則液態(tài)金屬進(jìn)入B對(duì)應(yīng)的柔性流道的位置，從而實(shí)現(xiàn)天線位置變化。

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。