CN114024130A - 一种低剖面宽带太阳能电池天线 - Google Patents

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Abstract

一种低剖面宽带太阳能电池天线，包括：相互平行的上层介质板(1)和下层介质板(4)、辐射结构、馈电结构、引向器结构和滤波结构；其中，所述辐射结构位于所述上层介质板(1)上表面，并通过汇流带(3)和直流馈线(9)与所述滤波结构连接，所述辐射结构包括依次并联的且相互平行的多串太阳能电池串(2)；所述馈电结构包括位于所述下层介质板(4)上表面的开槽地板(7)和位于所述下层介质板下表面的微带线(6)，所述引向器结构包括垂直位于所述上层介质板(1)和所述下层介质板(4)之间的两个引向器(8)，所述滤波结构包括滤波器(5)，所述滤波器(5)位于所述下层介质板(4)的下表面。本发明使天线具备了稳定的辐射性能。

Description

一种低剖面宽带太阳能电池天线
技术领域
本发明属于太阳能电池天线技术领域，具体涉及一种低剖面宽带太阳能电池天线。
背景技术
目前，科学技术的不断创新促使了现代无线通信技术的发展，通信***对天线的需求量在稳步提升，***所消耗的能源也愈来愈大。现有的无线通信***主要依靠化石燃料供电，化石燃料燃烧所排放的气体会导致温室效应，燃烧残留物质导致雾霾天气频发，而太阳能作为最有发展前途的可再生能源是实现绿色通信的有效方法之一。
虽然目前已有集成太阳能电池片的天线设计，但存在天线剖面高度较高、带宽较窄且天线前后比较小等问题，无法同时满足既实现绿色通信又具备低剖面、宽带和高前后比的性能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种低剖面宽带太阳能电池天线，包括：相互平行的上层介质板和下层介质板、辐射结构、馈电结构、引向器结构和滤波结构；其中，所述辐射结构位于所述上层介质板上表面，并通过汇流带和直流馈线与所述滤波结构连接，所述辐射结构包括依次并联的且相互平行的多串太阳能电池串；所述馈电结构包括位于所述下层介质板上表面的开槽地板和位于所述下层介质板下表面的微带线，所述引向器结构包括垂直位于所述上层介质板和所述下层介质板之间的两个引向器，所述滤波结构包括滤波器，所述滤波器位于所述下层介质板的下表面。
优选地，所述上层介质板的厚度为0.762毫米。
优选地，所述下层介质板的厚度为0.7874毫米。
优选地，所述上层介质板和所述下层介质板之间的空气间隙为8.1毫米。
优选地，多串所述太阳能电池串等间隔排列，且任意相邻的两串所述太阳能电池串之间的横向间隔为3.5毫米。
优选地，所述太阳能电池串的个数为3。
优选地，所述太阳能电池串的尺寸是79.75毫米×40.8毫米。
优选地，多串所述太阳能电池串的前后两端分别由横向分布的所述汇流带并联连接。
优选地，所述开槽地板包括两个大小为7.5毫米×33.7毫米的槽。
优选地，所述引向器由两个倒L形铜结构构成，两个所述引向器分别对应垂直所述开槽地板的两个槽的中心位置。
本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线具有如下有益效果：
本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线将引向器加入太阳能电池天线中，使天线在具有绿色通信的同时能有效提升太阳能电池天线的前后比，使其具备了稳定的辐射性能；采用多串太阳能电池串能提高布片率，具备剖面低，宽带的优秀性能，有助于实现低碳经济和建设节能环保型社会，具有重大实践意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线的俯视结构示意图；
图2为本发明提供了一种低剖面宽带太阳能电池天线的立体结构示意图；
图3为采用本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线的模拟仿真和实际测试得到的相对带宽匹配图；
图4为采用本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线的模拟仿真和实际测试得到的辐射方向图；
其中：1、上层介质板；2、太阳能电池串；3、汇流带；4、下层介质板；5、滤波器；6、微带线；7、开槽地板；8、引向器；9、直流馈线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-2，在本申请实施例中，本发明提供了一种低剖面宽带太阳能电池天线，包括：相互平行的上层介质板1和下层介质板4、辐射结构、馈电结构、引向器结构和滤波结构；其中，所述辐射结构位于所述上层介质板1上表面，并通过汇流带3和直流馈线9与所述滤波结构连接，所述辐射结构包括依次并联的且相互平行的多串太阳能电池串2；所述馈电结构包括位于所述下层介质板4上表面的开槽地板7和位于所述下层介质板下表面的微带线6，所述引向器结构包括垂直位于所述上层介质板1和所述下层介质板4之间的两个引向器8，所述滤波结构包括滤波器5，所述滤波器5位于所述下层介质板4的下表面。
本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线采用缝隙耦合馈电形式实现阻抗匹配设计，三串太阳能电池串2相互平行，相邻两串太阳能电池串之间间隔3.5毫米，形成1×2缝隙阵列。多串太阳能电池串2用于利用太阳能把光能转化成电能。太阳能电池串2两端与汇流带3连接，能够将产生的电能传送给汇流带3。汇流带3用于汇集整合太阳能电池串2产生的直流电，并将直流电能传输给滤波器5的信号输入端。微带线6一端通过与外部激励相连可激励开槽地板7向外辐射能量。因汇流带3传输过来的直流电可能包含少量交流信号，滤波器5可以对这部分交流信号进行阻隔。
在本申请实施例中，所述上层介质板1的厚度为0.762毫米。
在本申请实施例中，所述下层介质板4的厚度为0.7874毫米。
在本申请实施例中，所述上层介质板1和所述下层介质板4之间的空气间隙为8.1毫米。
在本申请实施例中，多串所述太阳能电池串2等间隔排列，且任意相邻的两串所述太阳能电池串2之间的横向间隔为3.5毫米。
在本申请实施例中，所述太阳能电池串2的个数为3。
在本申请实施例中，所述太阳能电池串2的尺寸是79.75毫米×40.8毫米。
在本申请实施例中，多串所述太阳能电池串2的前后两端分别由横向分布的所述汇流带3并联连接。
在本申请实施例中，所述开槽地板7包括两个大小为7.5毫米×33.7毫米的槽。
在本申请实施例中，所述引向器8由两个倒L形铜结构构成，两个所述引向器8分别对应垂直所述开槽地板7的两个槽的中心位置。
图3和图4展示了采用本发明所述设计方法与尺寸的太阳能电池天线的各项辐射性能。采用本发明设计方法的太阳能电池天线的阻抗匹配带宽在1.7GHz～2.7GHz，相对带宽为45％，并且在该频段内维持了一个较稳定的增益，测试增益峰值为10.5dBi，平均增益为9dBi，辐射方向图符合定向天线的特征，主极化前后比大于10dB，能够实现良好的定向辐射。对于本发明的天线，实测的交叉极化水平在-15dB以下，天线的E面和H面辐射能量主要集中于法向方向，具有较好的稳定性，辐射方向图保持了良好的方向性，能达到较好的辐射性能。
与现有技术相比较，本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线具有如下有益效果：
(1)本发明通过将多片太阳能电池片叠瓦，形成较大面积的电池串，提升了电池片的布片率和天线的输出电压；
(2)本发明通过将多串太阳能电池串等间隔排列，形成1×2的缝隙阵列，可进行定向辐射；
(3)本发明通过将太阳能电池串并联在一起的方式，提升太阳能电池天线在直流端口的输出电流，满足一些无法提供较大电流的应用环境要求；
(4)本发明的天线利用太阳能电池光电效应产生的直流电能，对***进行供电，提高了太阳能的利用率，有助于实现低碳经济和建设节能环保型社会；
(5)本发明实现了太阳能电池天线一体化设计，覆盖了1.7GHz～2.7GHz频段，结构简单，***复杂度低，具有实际应用和推广价值。
本发明提供的一种低剖面宽带太阳能电池天线将引向器加入太阳能电池天线中，使天线在具有绿色通信的同时能有效提升太阳能电池天线的前后比，使其具备了稳定的辐射性能；采用多串太阳能电池串能提高布片率，具备剖面低，宽带的优秀性能，有助于实现低碳经济和建设节能环保型社会，具有重大实践意义。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，包括：相互平行的上层介质板(1)和下层介质板(4)、辐射结构、馈电结构、引向器结构和滤波结构；其中，所述辐射结构位于所述上层介质板(1)上表面，并通过汇流带(3)和直流馈线(9)与所述滤波结构连接，所述辐射结构包括依次并联的且相互平行的多串太阳能电池串(2)；所述馈电结构包括位于所述下层介质板(4)上表面的开槽地板(7)和位于所述下层介质板下表面的微带线(6)，所述引向器结构包括垂直位于所述上层介质板(1)和所述下层介质板(4)之间的两个引向器(8)，所述滤波结构包括滤波器(5)，所述滤波器(5)位于所述下层介质板(4)的下表面。
2.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述上层介质板(1)的厚度为0.762毫米。
3.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述下层介质板(4)的厚度为0.7874毫米。
4.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述上层介质板(1)和所述下层介质板(4)之间的空气间隙为8.1毫米。
5.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，多串所述太阳能电池串(2)等间隔排列，且任意相邻的两串所述太阳能电池串(2)之间的横向间隔为3.5毫米。
6.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述太阳能电池串(2)的个数为3。
7.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述太阳能电池串(2)的尺寸是79.75毫米×40.8毫米。
8.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，多串所述太阳能电池串(2)的前后两端分别由横向分布的所述汇流带(3)并联连接。
9.根据权利要求1所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述开槽地板(7)包括两个大小为7.5毫米×33.7毫米的槽。
10.根据权利要求9所述的低剖面宽带太阳能电池天线，其特征在于，所述引向器(8)由两个倒L形铜结构构成，两个所述引向器(8)分别对应垂直所述开槽地板(7)的两个槽的中心位置。
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