可重构天线

1.本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种可重构天线。


背景技术：

2.低熔点金属及其合金由于其在具备高电导率的同时，也具备流动变形的特征，已被广泛设计和应用在天线领域，包含了可重构天线、共形天线，可以把这种用到了低熔点合金的天线称之为低熔点合金天线。现有的低熔点合金天线中使用的低熔点合金常见为汞、镓、egain、galinstan，他们的熔点分别是-38℃，29.8℃，15.6℃，10.8℃。
3.现有的一部分低熔点合金天线的工作中，多是用诸如热膨胀、重力、注射器加压、泵驱动、电毛细、电化学等方式实现了天线的重构特征(包括频率重构、方向图重构、极化重构、混合重构)。它们实现了低熔点合金在未完全填充的腔体内部的流动变形，从而实现了天线的重构。但是，这些工作在工程应用中，其实有一个前提，那就是整个系统需要静止状态。而事实上，天线在人、车、船、飞机等等中的应用过程中，都伴随着运动、转动、振动等因素。于是，在这些情景中，低熔点合金将在容积腔体中被摇晃和冲击，一方面会导致天线的重构状态的变化，导致天线很难在指定的状态工作；另一方面也会带来泄露的危险。


技术实现要素：

4.本发明提供一种可重构天线，用以解决传统技术中液态金属可重构天线容易渗透或者泄露或者变为非工作需求的状态，影响天线正常使用的问题。
5.针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种可重构天线，包括：
6.基座，所述基座内具有安装腔；
7.金属天线，设于所述安装腔内，所述金属天线具有液态工作状态以及固态工作状态；
8.加热器，设于所述基座上，用于对所述金属天线加热，以使所述金属天线自所述固态工作状态切换至所述液态工作状态；
9.冷却器，设于所述基座上，用于冷却所述金属天线，以使所述金属天线自所述液态工作状态切换至所述固态工作状态；以及，
10.驱动器，设于所述基座上，用于驱动处于所述液态工作状态下的所述金属天线流动，以改变所述金属天线的形状。
11.根据本发明提供的一种可重构天线，所述基座包括壳体，所述安装腔设于所述壳体内，所述安装腔的外壁面与所述壳体的内壁面之间形成有容纳腔，所述壳体上设有连通所述容纳腔的阀门，所述加热器包括连通所述容纳腔的热液池，所述热液池用以加热所述安装腔内的所述金属天线。
12.根据本发明提供的一种可重构天线，所述冷却器包括连通所述容纳腔的冷液池，所述冷液池用于冷却所述安装腔内的所述金属天线。
13.根据本发明提供的一种可重构天线，所述加热器包括设于所述基座上的循环管道
以及连通所述循环管道的热液池，所述循环管道环绕所述安装腔设置，用于加热所述安装腔内的所述金属天线；
14.所述冷却器包括设于所述基座上的冷液池，所述冷液池与所述循环管道连通，用于冷却所述安装腔内的所述金属天线。
15.根据本发明提供的一种可重构天线，所述基座具有多个所述安装腔，各所述安装腔的形状不同，所述驱动器用于驱动处于所述液态工作状态下的所述金属天线自一个所述安装腔流动至另一个所述安装腔，以改变所述金属天线的形状。
16.根据本发明提供的一种可重构天线，所述驱动器包括气泵、电磁泵或者机械泵。
17.根据本发明提供的一种可重构天线，所述驱动器包括设于所述基座上的电机和传动机构，所述电机驱动连接所述传动机构，所述传动机构传动连接所述基座，所述传动机构用于驱动所述基座倾斜或者转动，以驱动处于所述液态工作状态下的所述金属天线流动。
18.根据本发明提供的一种可重构天线，所述可重构天线还包括连通所述安装腔的金属液池，所述金属液池内填充有液态金属，所述液态金属的材质与所述金属天线的材质相同。
19.根据本发明提供的一种可重构天线，所述金属液池包括与所述安装腔连通的管道，所述管道上设有开关，所述开关用于开启或者关闭所述金属液池。
20.根据本发明提供的一种可重构天线，所述管道处还设有驱动泵，所述驱动泵用于将所述金属液池中的所述液态金属泵送至所述安装腔内。
21.根据本发明提供的一种可重构天线，所述基座上还设有气压平衡腔，所述气压平衡腔通过通气管道与所述安装腔连通，所述气压平衡腔内为真空，或者所述气压平衡腔内填充有惰性气体。
22.根据本发明提供的一种可重构天线，所述可重构天线还包括设于所述基座的馈线，所述馈线的一端用于与所述金属天线连接，所述馈线的另一端用于连接高频信号源。
23.本发明提供的可重构天线，由于设置了加热器以及冷却器，在金属天线需要切换形状时，可以通过加热器对金属天线进行加热，使金属天线切换成液态工作状态，再通过驱动器驱动处于液态工作状态下的金属天线流动切换形状，再使用冷却器对其进行冷却使金属天线冷却为固态工作状态，并获得目标工作形状。本发明提供的可重构天线可以形成各种类型或者数量的金属天线，实现天线的可重构，操作简单且效率高，有利于节约成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明提供的可重构天线第一实施例的结构示意图；
26.图2是本发明提供的可重构天线第二实施例的结构示意图。
27.附图标记：1：可重构天线；2：基座；3：金属天线；4：加热器；5：冷却器；6：驱动器；7：金属液池；8：安装腔；9：壳体；10：容纳腔；11：阀门；12：通气管道；13：热液池；14：循环管道；15：冷液池；16：驱动泵；17：气压平衡腔；18：馈线。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
31.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
33.下面结合图1-图2描述本发明的可重构天线1。
34.传统技术中液态金属可重构天线1容易渗透或者泄露或者变为非工作需求的状态，影响天线正常使用。鉴于此，本发明提供一种可重构天线1，包括：基座2，基座2内具有安装腔8；金属天线3，设于安装腔8内，金属天线3具有液态工作状态以及固态工作状态；如前所述，低熔点金属及其合金由于其在具备高电导率的同时，在工作温度附近，具备或者容易获得流动变形能力，例如ga
61
in
25
sn
13
zn1、ga
75.5
in
24.5
、ga
68.5
in
21.5
sn
10
、ga
86.5
sn
13.5
、bi
67
in
33
、ga、bi
35
in
48.6
sn
16
zn
0.4
、bi
32.5
in
51
sn
16.5
、in
97
ag3、in等，这些金属的熔点在25-200℃，高于室温，较为适合做为金属天线3的材料，本发明提供的金属天线3便是采用了该种低熔点金属或者合金，进而可以具有液态工作状态以及固态工作状态；
35.可重构天线1还包括加热器4、冷却器5以及驱动器6，加热器4设于基座2上，用于对金属天线3加热，以使金属天线3自固态工作状态切换至液态工作状态；冷却器5，设于基座2
上，用于冷却金属天线3，以使金属天线3自液态工作状态切换至固态工作状态；驱动器6，设于基座2上，用于驱动处于液态工作状态下的金属天线3流动，以改变金属天线3的形状。
36.需要说明的是，加热器4以及冷却器5的设置形式具有多种，常见的加热器4的设置形式有加热丝、加热膜、激光器、水浴、油浴等，常见的冷却的的设置形式有风冷、水冷、反应吸热等，加热器4主要用于使金属天线3熔化呈液态，而冷却器5主要用于使金属天线3自液态冷却为稳定的固态，本发明并不对加热器4以及冷却器5的实际实施方式加以限定。
37.还需要说明的是，驱动器6的设置形式也具有多种，其主要目的是为了驱动液态的金属天线3流动，以被冷却成其它的目标形状，例如气泵、电磁泵、机械泵、直流电机、异步电机或者同步电机均可，本发明对此并不加以限定。
38.此外，需要说明的是，在选择金属天线3时，首先需要考虑器件的工作温度，例如常见的，考虑到环境的温度波动，金属天线3可能于-40—50℃的温度范围内使用，则选择的金属的熔点就需要大于最高使用温度，例如bi
35
in
48.6
sn
16
zn
0.4
，熔点58.3℃，bi
32.5
in
51
sn
16.5
，熔点60℃，由于熔点高于工作温度，在正常工作状态时，金属天线3属于固体状态，被很好的定型，不易泄露或者变为非工作需求的状态。一旦发生需要金属天线3变形或者其他需要器件中的金属天线3溶化后的低熔点合金流动的情况，例如天线状态需要重构，就利用加热器4对系统进行加热，使得金属天线3温度达到熔点以上，金属天线3发生固液相变熔化。此时，再利用驱动器6驱动金属流体进行变形，变形至目标形状时再使用冷却器5对金属流体冷却，从而实现天线的重构。即天线工作时，低熔点合金作为天线辐射体处于固体；天线重构时，低熔点合金处于液态。
39.本发明提供的可重构天线1，由于设置了加热器4以及冷却器5，在金属天线3需要切换形状时，可以通过加热器4对金属天线3进行加热，使金属天线3切换成液态工作状态，再通过驱动器6驱动处于液态工作状态下的金属天线3流动切换形状，再使用冷却器5对其进行冷却使金属天线3冷却为固态工作状态，并获得目标工作形状。本发明提供的可重构天线1可以形成各种类型或者数量的金属天线3，实现天线的可重构，操作简单且效率高，有利于节约成本。
40.具体地，在本发明提供的一实施例中，请参阅图1，基座2包括壳体9，安装腔8设于壳体9内，安装腔8的外壁面与壳体9的内壁面之间形成有容纳腔10，壳体9上设有连通容纳腔10的阀门11，加热器4包括连通容纳腔10的热液池13，热液池13用以加热安装腔8内的金属天线3；冷却器5包括连通容纳腔10的冷液池15，冷液池15用于冷却安装腔8内的金属天线3。
41.需要说明的是，热液池13中常见的可以填充热水，冷液池15中常见的可以填充冷水，当然其他比热容较高的介质也可，本发明对此并不加以限定。在实际使用过程中，若需要对金属天线3进行加热，则将热液池13中的热水注入容纳腔10内，热水会逐渐注满容纳腔10，对安装腔8中的金属天线3进行加热，驱动其熔化；而当需要对金属天线3进行冷却时，则将容纳腔10中的热水通过阀门11放出，并将冷液池15中的冷水注入容纳腔10，冷水会逐渐注满容纳腔10，对安装腔8中的金属天线3进行冷却，以完成金属天线3的相变。需要说明的是，在金属天线3的工作阶段，可以将容纳腔10中的热水或者冷水排出，避免对金属天线3的正常工作潜在影响。
42.请参阅图2，在本发明提供的另一实施例中，加热器4包括设于基座2上的循环管道
14以及连通循环管道14的热液池13，循环管道14环绕安装腔8设置，用于加热安装腔8内的金属天线3；冷却器5包括设于基座2上的冷液池15，冷液池15与循环管道14连通，用于冷却安装腔8内的金属天线3。该实施例与上述实施例不同之处在于将容纳腔10的包裹加热形式转换为了循环管道14的热交换形式，针对于需要较大的热量或冷量的情况(金属热容大或者温差需求大)，循环对流换热可以维持恒定的热源或冷源温度，提升热交换速率。当需要驱动金属天线3熔化时，则使用热液池13连通循环管道14，当需要金属天线3冷却时，则使用冷液池15连通循环管道14。
43.如前所述，在实际的使用过程中，可能会需要金属天线3切换形状或者数量，比如有一个天线切换至多根天线(在金属量不变的情况下切换后的天线直径会减小，若金属量得到补充，则可切换相同直径的多根天线)，此时可以设置多个安装腔8，驱动熔化后的金属流体分别进入这多个安装腔8中，再进行冷却，则可以得到多个天线满足使用效果；再或者有时是条形的天线，需要切换至板型的天线，可以设置多个不同形状的安装腔8(不限于板型或者条形)，驱动熔化后的金属流体由一个形状的安装腔8转移至另一个形状的安装腔8，再对其进行冷却，则可以得到不同形状的金属天线3满足使用效果。因此，在本发明提供的技术方案中，基座2具有多个安装腔8，各安装腔8的形状不同，驱动器6用于驱动处于液态工作状态下的金属天线3自一个安装腔8流动至另一个安装腔8，以改变金属天线3的形状。本发明附图中并未体现出多个安装腔8，需要说明的是，多个安装腔可以是沿横向依次布置的，也可以是沿纵向依次布置的，各个安装腔8的情况可以是相同的，也可以是不同的，本发明对此并不加以限定。另外还需要说明的是，驱动器6包括气泵、电磁泵或者机械泵，由于使用泵体驱动流体运动是常规技术，本发明不再对实际工作流程加以赘述。
44.进一步地，在某些装置中，仅仅只设置一个安装腔8，但是需要驱动安装腔8中的金属天线3变形，较为简单的方式是电机和传动机构，电机驱动连接传动机构，传动机构传动连接基座2，传动机构可以驱动基座2倾斜或者转动，以驱动处于液态工作状态下的金属天线3流动。此种情况适用于但不限于电路的接点发生改变，需要驱动金属天线3移动位置与电路新接点产生接触，比如接点从下端改变到上端，则需要使金属天线3熔化后再驱动基座2旋转180
°
。在本实施例中电机可以是旋转电机，传动机构可以是设置在基座2上的旋转轴等，本发明对此并不加以限定。
45.当一根天线需要变为多根天线，或者一根短天线需要变成一根长天线的情况，或者一根长天线需要变成一根短天线，都会涉及到需要对液态金属进行补充或者减量。因此，在本发明提供的技术方案中，可重构天线1还包括连通安装腔8的金属液池7，金属液池7内填充有液态金属，液态金属的材质与金属天线3的材质相同，如此可以对安装腔8中的液态金属进行补充或者减量，以满足更多情况下的天线变化需求。
46.进一步地，需要将金属液池7中的液态金属送入安装腔8内，在本发明提供的技术方案中，金属液池7包括与安装腔8连通的管道，管道上设有开关，开关用于开启或者关闭金属液池7；管道处还设有驱动泵16，驱动泵16用于将金属液池7中的液态金属泵送至安装腔8内，或者将安装腔8内的液态金属吸取补充至金属液池7中。
47.更进一步地，基座2上还设有气压平衡腔17，气压平衡腔17通过通气管道12与安装腔8连通，气压平衡腔17内为真空，或者气压平衡腔17内填充有惰性气体，气压平衡腔17的设置一方面可以防止液态金属氧化，另一方面也可平衡液态金属进出带来的压力变化。
48.此外，可重构天线1还包括设于基座2的馈线18，馈线18的一端用于与金属天线3连接，馈线18的另一端用于连接高频信号源。需要说明的是，馈线18应该突出于安装腔8、且尽可能靠近安装腔8的底端设置，如此在金属天线3融化又再次成型后，馈线18总能与金属天线3相接触，完成信号的传导。
49.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。