有效
一种甚低频电磁波天线及电磁波收发装置
南天翔、田世伟、季雅惠
清华大学
摘要
本文公开一种甚低频电磁波天线及电磁波收发装置,本发明实施例由压电材料作为天线主体组成,天线主体为截面为预设几何图形的柱体,通过设定几何图形的周长与柱体高度满足预设比例关系,实现了基于压电材料的甚低频电磁波的天线设计,降低了甚低频电磁波天线的尺寸,提升了甚低频电磁波天线的使用范围。
1.一种甚低频电磁波天线,包括:天线主体;天线主体的材料为压电材料;天线主体为柱体,柱体的截面为预设几何图形;所述压电材料包括:硅酸钛钡Ba 2 TiSi 2 O 8 、不同配比镁铌酸铅Pb(Mg 1-x Nb x )O 3 、第一预设浓度的Sm掺杂不同配比镁铌酸铅Pb(Mg 1-x Nb x )O 3 、不同配比镁铌酸铅钛酸铅yPb(Mg 1-x Nb x )O 3 -(1-y)PbTiO 3 (x,y=0~1)、第二预设浓度的Sm掺杂不同配比的镁铌酸铅钛酸铅yPb(Mg 1-x Nb x )O 3 -(1-y)PbTiO 3 (x,y=0~1)、不同配比锌铌酸铅钛酸铅yPb(Zn 1-x Nb x )O 3 -(1-y)PbTiO 3 (x,y=0~1)、不同配比锆钛酸铅PbZr x Ti 1-x O 3 (x=0~1)、不同配比钛酸铋钠和钛酸铋钾(1-x)Na 1/2 Bi 1/2 TiO 3 -xK 1/ 2 Bi 1/2 TiO 3 (x=0~1)、不同配比钛酸铋钠钛酸钡(1-x)Na 1/2 Bi 1/2 TiO 3 -xBaTiO 3 (x=0~1)、钛酸铋钠(Na 1/2 Bi 1/2 )TiO 3 、氧化锌ZnO、氮化铝AlN、铌酸钠NaNbO 3 、铌酸钾KNbO 3 、钨酸钠NaWO 3 、聚偏氟乙烯PVDF、偏硼酸铋α-BiB 3 O 6 、铁酸铋BiFeO 3 、钛酸钡-钛酸钙和锆酸钡系化合物BaTiO 3 –CaTiO 3 –BaTiZrO 3 、不同配比镍钛酸铋和锆钛酸铅xBi(Ni 1/2 Ti 1/2 )O 3 -(1-x)Pb(Zr 1/ 2 Ti 1/2 )O 3 、钛酸铋BiTiO 3 、钛酸锶SrTiO 3 、磷酸钾GaPO 4 、硼酸锂Li 2 B 4 O 7 、化学计量比和同成分铌酸锂LiNbO 3 、α-二氧化硅α-SiO 2 、硅酸铝钙Ca 2 Al 2 SiO 7 、硼酸锌铋Bi 2 ZnB 2 O 7 、铝酸钇YAlO 3 、铬酸钇YCrO 3 、铁酸钇YFeO 3 、硅酸镓镧系列材料、稀土钙氧硼酸盐RECa 4 O(BO 3 ) 3 系列材料及稀土钙氧硼酸盐系列材料互掺材料;其中,所述几何图形的周长与所述柱体的高度满足预设比例关系;所述几何图形包括:正方形、长方形、圆形或椭圆形;所述几何图形的周长与所述柱体的高度满足预设比例关系,包括:所述几何图形为正方形时,所述正方形的周长与所述柱体的高度比值为第一预设比值,所述第一预设比值取值范围包括:1:10~4:1;所述几何图形为圆形时,所述圆形的周长与所述柱体的高度比值为第二预设比值,所述第二预设比值取值范围包括:1:10~4:1;或者,所述几何图形的周长与所述柱体的高度满足预设比例关系,包括:所述几何图形为正方形时,所述正方形的边长与所述柱体的高度比值为2.7:9.6;所述几何图形为圆形时,所述圆形的半径与所述柱体的高度比值为2.5:9.5。
2.根据权利要求1所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述压电材料包括满足以下一项或任意组合属性的材料:压电系数大于预设的压电系数阈值;品质因数Q值大于预设的品质因数阈值;介电常数大于预设的介电常数阈值。
3.根据权利要求2所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述压电材料包括以下一种或任意组合:压电陶瓷、压电单晶体和压电薄膜。
4.根据权利要求2所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述压电材料包括:锆钛酸铅压电陶瓷PZT。
5.根据权利要求1所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述甚低频电磁波天线包括:Z方向加电场X方向振荡d31模式天线、和Z方向加电场Z方向振荡d33模式天线。
6.根据权利要求5所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述甚低频电磁波天线还包括:设置于所述天线主体的两个端面的上电极和底电极。
7.根据权利要求6所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述甚低频电磁波天线为d31模式天线,且所述天线主体为截面为圆形的柱体时,所述上电极和/或所述底电极为半径小于或等于所述截面半径的圆形或者环形。
8.根据权利要求7所述的甚低频电磁波天线,其特征在于,所述圆形的周长与所述柱体的高度的比值包括:400:1~4:1。
9.一种电磁波收发装置,其特征在于,所述电磁波收发装置中包括如权利要求1~8任一项所述的甚低频电磁波天线。




