الهوائي باعتبارها جزءا هاما من نظام الاتصالات اللاسلكية، واستقبال يمكن أن تتحقق مع انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية، يلعب دورا لا غنى عنه في تحقيق التكامل بين العديد من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة. ولكن مع التطور السريع للتكنولوجيا الإلكترونية الحديثة، وهذه درجة عالية من التكامل نظام المنمنمة، وترك المساحة الفعلية هوائي محدودة للغاية ، ومتطلبات أداء الهوائي تتزايد أيضا. وهذا يتطلب هوائي لتحقيق نفس الأداء في عدد وافر من نطاقات ترددية مختلفة، أي تردد إعادة التشكيل هوائي . ويمكن تحقيق مثل هذا الهوائي عن طريق تغيير وتيرة إعادة التشكيل الحالية سطح الهوائي، مثل تحميل varactor يمكن تغيير المسار الحالي، PIN تحميل (المناطق P - طبقة الجوهرية (الذاتية) -N المنطقة) تبديل الصمام الثنائي ، RF MEMS (تردد الراديو أنظمة الصغرى الكهربائية والميكانيكية، RF-MEMS) مفاتيح ، FET (حقل التأثير الترانزستور، FET) التبديل أو ما شابه قد السيطرة على التيار وخارجها، وبالإضافة إلى ذلك، يمكنك أيضا تغيير هيكل الميكانيكية والخصائص المادية للهوائي . تردد يتحقق الهوائي عن طريق تغيير بنية الميكانيكية والخصائص المادية للالطريقتين قد تكون إعادة التشكيل، مواد مرنة في اختيار polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane، PDMS) الركيزة بمثابة الهوائي المتوسطة، الغاليوم الإنديوم سبائك المعدن السائل (سهل الانصهار Gallium- الإنديوم، eGaIn) باعتبارها العنصر يشع والطائرة الأرض، ترددها يمكن تغيير عن طريق ضبط الانحناء الميكانيكية وتمتد.

تطبيق مزيج PDMS مواد مرنة من الخصائص وهو مناسب جدا للسائل EGaIn المعادن الهوائي مرن . 2009، MICHAEL D D، وآخرون. وجدت EGaIn سائلة في درجة حرارة الغرفة واختراع المعدن السائل الهوائيات، وزيادة كبيرة في مرونة كفاءة إشعاع الهوائي. المعدن السائل لا يمكن إلا أن يكون استقبالا حسنا إشارة، وتكرر الانحناء لن يسبب التعب المادي أو تكسير، لديه قدرة قوية على إصلاح نفسه، وبالتالي حققت الصفات هوائي إعادة التشكيل . على الرغم من أن الركيزة الهوائي مرنة التقليدية اختيار مواد مرنة، وهيكل معدني ليست مرنة بعد تكرار الانحناء وتمتد عرضة للفشل، وسطح هيكل معدني تكسير تتأكسد بسهولة، يؤدي الهوائي مرن غير عملي. ملء السائل المعادن الهوائي مرن لتجنب العيوب المذكورة أعلاه، الاتجاهية الإشعاع مستقرة، ويمكن استخدامها لانزيم تقليد، وذكية البالية والجلد وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المنمنمة الالكترونيات مرنة، ولها جيش واسع، الطب الحيوي، والفضاء آفاق التطبيق.

يعرض هذه الورقة هوائي مغير مرونة ملفقة باستخدام عمليات الطباعة الحجرية الناعمة تحدد شكل العنصر يشع والطائرة الأرضي من قناة ميكروفلويديك اثنين PDMS ، وحقن المعدن السائل EGaIn PDMS قنوات الموائع الدقيقة، فمن الممكن لتحقيق عكسها وتشوه الميكانيكية قابل للتعديل. ثم خصائصه هوائي (فقدان العودة وتوجيه الإشعاع) والخواص الميكانيكية (الانحناء والشد) اختبار ونتائج الاختبارات جيدة، والأساسي المناسب منحنى المحاكاة.

1 تصميم هوائي

مغير هوائيات باستخدام الركيزة عازلة ثابت العازل r2.67، وفقدان الظل عازلة tan = 0.0375 لمط وPDMS المطاط الصناعي، ويشع التصحيح الغاليوم الإنديوم نسبة كتلة من 3: 1، نقطة انصهار 15.7 درجة] C، الموصلية 3.4 106S / م eGain، وهو السائل، ويمكن للقناة أن تملأ بسرعة في درجة حرارة الغرفة، ويتم تشكيل طبقة أكسيد رقيقة على اتصال مع الأكسجين، وذلك للحفاظ على الاستقرار ميكانيكية عالية.

الخصائص المرنة عالية والميكانيكية الاستقرار وسيولتها تصميم EGaIn وإنتاج مغير التصحيح إعادة التشكيل التردد الهوائي في نطاق 4.4 جيجاهرتز ~ 5.8 غيغاهرتز أساس PDMS. الرقم 1 هو نموذج هوائي المحاكاة، ووضع التغذية متحد المحور، والمسافة التغذية من موقع مركز 3.65 مم، لتوفير مدخلات مقاومة 50 ، تم تصميم هوائي مع دائرة نصف قطرها السفلي من 0.1 ملم، مع microcolumns الملعب 4.5 مم المصفوفات.

طول يشع الفعال للهوائي مغير التصحيح ما يقرب من طول موجة النصف، والتصحيح الإشعاع ل طول وعرض ث الصيغة تقدير على النحو التالي:

حيث، r هو ثابت العزل الكهربائي للالركيزة عازلة، e هو ثابت العزل الكهربائي الفعال، c هي سرعة الضوء، و هو تردد الرنين، ح هو سمك لوحة PDMS.

(1) يبين أن تردد صدى هوائي مغير التصحيح يزيد من الطول الفعلي يتم تقليل منها، واستخدام الطبيعة المرنة للغاية من PDMS، PDMS يمكن أن تمتد لتغيير تردد الرنين للهوائي. خذ تردد صدى و = 5.7 غيغاهرتز، ويحسب من المعادلة المذكورة أعلاه لإعطاء لتر = 17.8 مم، ث = 19.35 ملم. التي تمتد منذ الهوائي لتغيير تردد الرنين، إلى إقامة علاقة بين الأرض المرجعية ويشع التصحيح، التي اتخذت مع الإشارة إلى طول الأرض L = 2L، عرض W = 2W. سمك الركيزة عازلة هو 1.6 ملم.

2 نتائج المحاكاة

تحديد حجم تقريبي للهوائي، وينظر في النمذجة والمحاكاة HFSS، القيمة الأولية للهوائي لا يصل إلى 5.7 غيغاهرتز، ومؤشر لا يلبي متطلبات الأداء. HFSS ثم تحسين تصميم بنية الهوائي، الهوائي لتحقيق الأداء الأمثل. بواسطة إشعاع الهوائي التصحيح اجتاحت الحجم، ونحن حدد القيمة المثلى ل = 14.8 مم، ث = 18.5 مم.

2 و 3 ويتحقق عن طريق تغيير قيمة لتر وث في FIG هوائي مغير إعادة الإعمار خسارة عودة تردد. من هذا الرقم، عند تغيير فقط قيمة ث، تغيير طفيف في هوائي تردد الرنين، أي تردد صدى الهوائي لا تختلف مع عرض التصحيح يشع، عندما ث = 18.3 مم، والقيمة المثلى S11، وعندما ث الوقت = 18.3 ملم، وغيرها من الشروط نفسها، فقط تغيير قيمة لتر، ويزيد من قيمة لتر كما تردد صدى ختام الهوائي منخفضة، S11 أيضا سوف تقلب.

FIG 4 هو نمط إشعاع الهوائي. أظهرت النتائج الرسومية، هوائي صغير sidelobe، لا جيل كبير من الفصوص، وكسب أقصى 5،6172 ديسيبل، وتلبية متطلبات العمل الفعلية.

هوائي إعداد 3

عن طريق المحاكاة HFSS والأمثل لتحديد حجم الهوائي، قناع تصميم تخطيط. PDMS القالب المستخدم للحصول على هيكل مقلوب، والتعبئة والتغليف والاختبار. فوق البنفسجية أولا الأرض الحجرية تصنيع المرجعية ويشع التصحيح وجود هياكل SU-8 سلبية العفن، الثاني قالب سلبي من SU-8 Parylene ترسيب البخار (PDMS صعبة للحيلولة دون تقشير في بنية الوضع السلبي)، تليها لينة هياكل الإنتاج PDMS تقنية ضوئيه، وآلة المعالجة السطحية البلازما (العلاج البلازما)، ومغلفة أخيرا عند درجة حرارة معينة، لإعداد PDMS الادراج. بواسطة محقنة مكروية EGaIn حقن، على استعداد هوائي مغير التصحيح. معالجة كما هو مبين في الشكل.

في عملية صنع التصحيح إشعاع الهوائي مغير والإشارة الأرض، منذ عقدين من أبعاد أكبر، تكوين متوازي مستطيل مسطح، وانخفاض معامل PDMS، تحدث مستعدة الظاهرة قناة انهيار بسهولة، وتؤدي إلى قمة القناة في عملية الربط يتم إنشاء قاعدة في الرابطة. لمنع هذا من الحدوث، والسطح السفلي من القناة المقالة في العمود الصغير تصميم مجموعة دائرة نصف قطرها 100 ميكرون لمرور الدعم القمة. وإعادة قيام تجارب المحاكاة، ووجدت أن تقلل من تأثير الركن الصغير أداء الهوائي مجموعة يمكن تجاهلها. هوائي المادي هو مبين في الشكل (6).

وprepolymer وكيل المعالجة هي كتلة من 5: 1، 10: 1، 15: 1 التكوين، عكس ضجة 5 دقائق، درجة حرارة الغرفة، 1 H فراغ التفريغ، لإزالة فقاعات الهواء الناتجة أثناء الخلط. كان PDMS SU-8 على العفن، وانخفاض سرعة دوران إلى 1000 دورة / دقيقة لمدة 45 ق المغلفة بشكل دائري، بحيث أن مستوى PDMS موزعة بالتساوي، والوقوف 12 ساعة، تسخين التدرج من زيادة 5 دقائق لمرحلة الخبز بنسبة 10 تم رفع درجة حرارة صيغة التدفئة إلى 75 درجة.] C 3 ساعات، PDMS الشفاء التام سمك حوالي 0.8 مم. التي تمتد مقارنة التجارب كمية PDMS في ثلاث نسب مختلفة، وجدت نسبة كتلة من 10: 1، ويفضل PDMS stretchability، اللزوجة المنخفضة، مع متطلبات التجريبية.

القالب PDMS ورقة غلاف هو العلاج البلازما (تعديل الوقت 60 ثانية، والسلطة RF 200 W، فإن معدل تدفق البلازما 150 SCCM) لتغيير خصائص سطحه، بحيث يصبح ماء من مسعور، ثم سرعان ما تكون مجتمعة لصق 1 كغ يوفر الوزن الترابط الضغط المطلوب، والترابط الحرارة لمدة 2 ساعة في درجة حرارة 75 . حقن باستخدام حقنة هاميلتون نموذج EGaIn PDMS، تليها طلاء قليلا PDMS ميناء حقن السائل، ويسخن مدة 30 دقيقة في 80 ، وختم تماما ثقب حقن بسبب المعدن السائل أنتجت .

مع اجيلنت محلل شبكة ناقلات مع التغير في طول لبناء الهوائي، وتغيير قيمة تردد صدى S11. 7 هو الرسم البياني مقارنة القيمة المقاسة والقيمة محاكاة الهوائي، والنتائج متسقة، وخطي العلاقة بين الهوائي الإشعاع ورسم طول التصحيح وتردد صدى FIG. FIG 8 هو نمط إشعاع الهوائي عند 5.7 غيغاهرتز، وعلى درجة عالية من قبيل المصادفة للطائرة E و H-الطائرة. ومع ذلك، منذ دقة بعض الأخطاء، ووجود الخطأ التحكم أثناء الاختبار، وتضم عازلة الاختلافات سماكة طبقة، وتمتد على طول الهوائي، وتوزيع المعدن السائل الحاضر في عملية الطباعة الحجرية الناعمة في تصنيع الهوائي وما شابه ذلك، بحيث وجدت محاكاة قيمة الخطأ أصغر.

4 خاتمة

الطباعة الحجرية الناعمة باستخدام التكنولوجيا النماذج PDMS إنتاج قنوات السريع، الهوائي يمكن أن تنتج بدون ارتداء أي تحت. EGaIn سبيكة معدنية سائلة في درجة حرارة الغرفة ويمكن ملء بسرعة PDMS القنوات، وطبقة أكسيد رقيقة من "الجلد"، على الرغم من طاقة السطح أعلى من المعدن، ولكن لا تزال تحافظ على الاستقرار الميكانيكي للمرور السائل. هوائيات مختلفة مع النحاس التقليدية، وهوائي مغير المعدن السائل (على سبيل المثال، وتمتد، التواء، والانحناء، الخ) عدم وجود التباطؤ تشوه، ومقاومة للتشوه دائم (أي بعد إزالة الضغط التطبيقية، قد تكون الحالة الأولية للهوائي ). وجدت عن طريق المحاكاة والاختبار، لهذا المعدن السائل ملفوفة EGaIn أعد يتضمن PDMS هوائي كلا الخصائص ويمكن الحصول على أي تردد ضمن مجموعة من 4 ~ 6 غيغاهرتز من التمدد.

مراجع

YU Y، XIONG J، LI H، وآخرون al.An تردد صغير كهربائيا هوائي إعادة التشكيل مع مجموعة ضبط واسعة .IEEE اللاقط الهوائي نشر رسائل، 2011،10 (1): 103-106.

SCHAUBERT D H، FARRAR F G، HAYES S T، وآخرون al.Frequency-رشيقة، والاستقطاب هوائيات مغير متنوعة وتردد تفحص صفائف

.US: براءات الاختراع الأمريكية 4367474 A، عام 1983.

WHITE C R، G ربيز M.A التفاضلية تجويف المدعومة مغير هوائي التصحيح ثنائي الاستقطاب مع ضبط تردد مستقل المعاملات .IEEE على هوائيات والدعوة، 2010،58 (11): 3490-3498.

KOMULAINEN M، BERG M، H JANTUNEN، وآخرون al.A طريقة ضبط التردد لمستو مقلوب F-الهوائي المعاملات .IEEE على هوائيات والدعوة، 2008،56 (4): 944-950.

راجاغوبالان H، J KOVITZ M، رحمة سميع Y.MEMS إعادة التشكيل الأمثل E على شكل تصميم هوائي التصحيح للإذاعة المعرفي المعاملات .IEEE على هوائيات والدعوة، 2014،62 (3): 1056-1064.

ABOUFOUL T، ALOMAINY A، PARINI C.Reconfiguring UWB احتكار الهوائي لتطبيقات الراديوية الإدراكية باستخدام مفاتيح الغاليوم FET .IEEE هوائيات والدعوة رسائل لاسلكية، 2012،11 (5): 392-394.

دراسة تشين بي يوان. هوائي إعادة التشكيل وتطبيقه في نظام MIMO شيان: شيان جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2011.

شو يونغ تشينغ. MEMS القائم على تصميم الهوائي مرن وإنتاج PDMS التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (11): 5-8.

بنغ شواي تشنغ جينغ تشن ياو ارتداء على أساس المعدن السائل تردد مرونة تصميم الهوائي يمكن أن تكون إعادة CPW مجلة إلكترونيات، 2018،46 (9): 2276-2282.

ملخص انغ Dajun، وانغ Yanhu، Liaoyong بو. مغير هوائي المواد الكهرومغناطيسية الجديدة التكنولوجيا الالكترونية، 2015،41 (12): 11-14.

HAYES G J، J SO H، QUSBA A، وآخرون al.Flexible سبائك المعدن السائل (EGaIn) هوائي مغير التصحيح المعاملات .IEEE على هوائيات والدعوة، 2012،60 (5): 2151-2156.

MICHAEL D D، SO J H.Reversibly هوائيات الموائعية تشوه والانضباطي ميكانيكيا المواد .Advanced وظيفة (S1616-301X)، 2009،19 (22): 3632-3637.

LIU T، SEN P، KIM C J.Characterization من السائل المعادن Galinstan لتطبيقات قطرة 560-563: المؤتمر الدولي للمايكرو الكهربائية النظم الميكانيكية (MEMS)، 2010 IEEE 0.201023.

الكاتب المعلومات:

لى فنغ، لى Xiaodan

(مفتاح مختبر الأجهزة العلوم والقياس الحيوي، وزارة التربية والتعليم، جامعة نورث، وتاييوان 030051، الصين)