一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线

1.本发明涉及太阳能电池天线技术领域，特别是涉及一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线。


背景技术：

2.目前，在全球能源消耗中，化石能源仍是比重较大，其对环境产生的影响也日益严重。
3.太阳能作为一种绿色环保能源，是未来取代化石能源的主要能源之一。因此，将太阳能电池与天线相结合的研究具有十分重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线。
5.为此，本发明提供了一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，包括相互平行的上层介质板、中层介质板和下层介质板；
6.上层介质板、中层介质板和下层介质板，三者为从上往下依次间隔分布；
7.对于上层介质板，其上表面设置有辐射结构；
8.辐射结构，包括两串相互并联的太阳能电池串；
9.每串太阳能电池串由多片太阳能电池片叠瓦组成；
10.两串太阳能电池串的前后两端，分别与一个汇流带的左右两端相连接；
11.每个汇流带的底面中部，分别与一个垂直分布的第一直流馈线的顶端相连接；
12.每个第一直流馈线的底端，分别通过一个第二直流馈线与一个直流滤波结构相连接；
13.第二直流馈线和直流滤波结构，位于下层介质板的下表面；
14.每个直流滤波结构纵向分布在下层介质板的下表面，并且其中部位置与相邻的第二直流馈线的中段部分垂直相交；
15.两串太阳能电池串，用于通过汇流带并联而作为天线的辐射结构，并且经直流滤波结构后输出直流电流；
16.直流滤波结构，其具有直流端口，用于向外部输出所述太阳能电池串产生的直流电流；
17.对于中层介质板，其上表面设置有引向器结构；
18.引向器结构，包括四个第一引向器金属块，以及一个第二引向器金属块；
19.四个第一引向器金属块，为旋转对称分布；
20.四个第一引向器金属块相对的一角，分别具有一个阶梯形开放槽；
21.位于左侧的两个第一引向器金属块与位于右侧的两个第一引向器金属块之间，具有纵向分布的第一间隙；
22.位于前侧的两个第一引向器金属块与位于后侧的两个第一引向器金属块之间，具有横向分布的第二间隙；
23.中层介质板的上表面，在第一间隙的横向中间位置相对应的位置，设置有纵向分布的第二引向器金属块；
24.对于下层介质板，其下表面右端，设置有第一交流馈线和第二交流馈线；
25.第一交流馈线的纵向中间位置，与第二交流馈线的一端垂直相交；
26.第二交流馈线的另一端，为sma接头安装端；
27.sma接头安装端上，安装有一个sma接头；
28.sma接头，用于为天线提供激励；
29.对于上层介质板，其上表面左右两端，分别设置有一个水平且纵向分布的水平墙；
30.对于下层介质板，其上表面左右两端在两个水平墙的正下方，分别垂直地设置有一个纵向分布的垂直墙；
31.每个垂直墙，与其正上方的水平墙相连接；
32.下层介质板上表面的地板具有两个相同的阶梯形槽。
33.优选地，关于垂直墙与其上方的水平墙的连接结构，具体如下：
34.每个水平墙的外侧，分别设置有三个垂直墙连接开口槽；
35.每个垂直墙的顶部，在与三个垂直墙连接开口槽相对应的位置，分别设置有一个连接凸块；
36.连接凸块，对应插接到垂直墙连接开口槽中。
37.优选地，汇流带的形状为u形。
38.优选地，下层介质板的厚度，大于上层介质板的厚度，且小于中层介质板的厚度。
39.优选地，上层介质板的厚度为0.4毫米，中层介质板的厚度为0.8毫米，下层介质板的厚度为0.762毫米。
40.优选地，上层介质板和中层介质板之间的垂直间距，大于中层介质板和下层介质板之间的垂直间距。
41.优选地，上层介质板和中层介质板之间的垂直间距为4.9毫米，中层介质板和下层介质板之间的垂直间距为2.7825毫米。
42.优选地，两串太阳能电池串相互平行；
43.两串太阳能电池串之间的横向间隔距离为2.5毫米；
44.每串太阳能电池串的尺寸为：长度79.75毫米
×
宽度40.8毫米。
45.优选地，上层介质板、中层介质板和下层介质板的形状，均为矩形；
46.上层介质板，在其四角位置以及在每个汇流带左右两边的位置，分别设置有一个安装过孔；
47.下层介质板，在与上层介质板的每个安装过孔相对应的位置，分别设置一个安装过孔；
48.中层介质板，位于上层介质板的中部正下方；
49.中层介质板，其四角位置分别设置有一个安装过孔；
50.中层介质板上的四个安装过孔，与上层介质板在每个汇流带左右两边设置的四个安装过孔，为上下正对应设置。
51.由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其结构设计科学，通过将多片太阳能电池片叠瓦形成电池串、然后将电池串相并联作为辐射结构，以及通过在上、下层介质板中间放置引向器，显著提高了天线的前后比，能够实现太阳能电池与天线的集成一体化，既可用于无线通信，又可同时用于光伏发电，具有重大的实践意义。
52.对于本发明，通过将太阳能电池与天线集成一体化，相比于传统的独立太阳能供电系统与独立的通信系统，显著减小了占用空间，实现了天线小型化，可以同时进行无线通信和光伏发电；同时，由于在天线结构中加入引向器，显著提高了天线的前后比，使天线具有良好的辐射方向图。
53.经过检验，本发明的天线的工作频段覆盖1.7ghz～2.7ghz，且在工作频段内增益稳定、辐射性能稳定，实现了绿色无线通信，可应用于无线通信系统。
附图说明
54.图1为本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线中，上层介质板及辐射结构、寄生结构的俯视图；
55.图2为本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线中，中层介质板及引向器结构的俯视图；
56.图3为本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线中，下层介质板及馈电结构、寄生结构、直流滤波结构的立体结构示意图；
57.图4为采用本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，模拟仿真得到的相对带宽匹配图及增益曲线图；
58.图5为采用本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，模拟仿真得到的辐射效率曲线图；
59.图6为采用本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，模拟仿真得到的2.2ghz处辐射方向图；
60.图7为加引向器与不加引向器时的本发明天线，模拟仿真得到的前后比对比图；
61.图中：1、上层介质板；2、太阳能电池串；3、汇流带；4、水平墙；5、安装过孔；
62.6、中层介质板；7、引向器结构；8、下层介质板；9、地板；10、垂直墙；
63.1101、第一交流馈线；1102、第二交流馈线；
64.12、直流馈线；13、直流滤波结构；14、sma接头安装端。
具体实施方式
65.下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
66.在本发明的描述中，需要理解的是，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
67.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
69.参见图1至图7，本发明提供了一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其在1.7ghz～2.7ghz频段内都可正常工作(即工作频段覆盖1.7ghz～2.7ghz)，包括相互平行的上层介质板1、中层介质板6和下层介质板8；
70.上层介质板1、中层介质板6和下层介质板8，三者为从上往下依次间隔分布；
71.对于上层介质板1，其上表面设置有辐射结构；
72.辐射结构，包括两串相互并联的太阳能电池串2；
73.每串太阳能电池串由多片太阳能电池片叠瓦组成；
74.两串太阳能电池串2的前后两端，分别与一个汇流带3的左右两端相连接；
75.每个汇流带3的底面中部，分别与一个垂直分布的第一直流馈线1201的顶端相连接；
76.每个第一直流馈线1201的底端，分别通过一个第二直流馈线1202与一个直流滤波结构13相连接；
77.第二直流馈线1202和直流滤波结构13，位于下层介质板8的下表面；
78.每个直流滤波结构13纵向分布在下层介质板8的下表面，并且其中部位置与相邻的第二直流馈线1202的中段部分垂直相交；
79.两串太阳能电池串2，用于通过汇流带3并联而作为天线的辐射结构，并且经直流滤波结构13后输出直流电流；
80.直流滤波结构13，其具有直流端口，用于向外部输出所述太阳能电池串2产生的直流电流。
81.需要说明的是，对于本发明，该天线将多片太阳能电池片叠瓦构成太阳能电池串，然后两串太阳能电池串通过汇流带并联作为辐射结构，使得天线不仅可以用于无线通信，而且在本发明天线中直流滤波结构13的直流端口部分，还可以收集到太阳能电池片所产生的直流电流，具有低碳、环保的优点。
82.在本发明中，直流滤波结构13是直流滤波器，在本发明中的作用是对太阳能电池片上产生的交流电流进行隔离，因为太阳能电池片上会同时存在直流电流(光电效应产生)和交流电流，为了在直流端口收集到直流电流，就需要将交流电流隔离。
83.对于本发明，由于太阳能电池片上同时存在直流电流和交流电流，电流通过直流滤波结构13后，由于直流滤波结构13对直流信号短路、对交流信号开路，因此在直流端口处
就能收集到直流电流。该直流端口相当于一个直流电源，可以用于为该天线所属的通信系统中的其他用电设备供电，这样实现的作用是节省空间、利于系统小型化，因为传统的供电系统与通信系统是各自独立的、占用空间较多。此处所说的外部用电设备对天线没有发挥作用，只是共同作为通信系统的组成部分。对于本发明天线具有的两个直流端口(即直流滤波结构13上的直流端口)，其中一个为正极、另一个为负极，从而可以当作直流电源使用。
84.对于中层介质板6，其上表面设置有引向器结构7；
85.引向器结构7，包括四个第一引向器金属块71，以及一个第二引向器金属块72；
86.四个第一引向器金属块71，为旋转对称分布；
87.四个第一引向器金属块71相对的一角，分别具有一个阶梯形开放槽710(即一个阶梯形缺口)；
88.位于左侧的两个第一引向器金属块71与位于右侧的两个第一引向器金属块71之间，具有纵向分布的第一间隙711；
89.位于前侧的两个第一引向器金属块71与位于后侧的两个第一引向器金属块71之间，具有横向分布的第二间隙712；
90.中层介质板6的上表面，在第一间隙711的横向中间位置相对应的位置，设置有纵向分布的第二引向器金属块72；
91.对于下层介质板8，其下表面(即底面)右端，设置有第一交流馈线1101和第二交流馈线1102；
92.第一交流馈线1101的纵向中间位置，与第二交流馈线1102的一端(即左端)垂直相交；
93.第二交流馈线1102的另一端，为sma接头安装端14；
94.sma接头安装端14上，安装有一个sma接头；
95.sma接头，用于为天线提供激励。
96.需要说明的是，sma接头的名称全称是sub miniature version a，是一种典型的高频连接器。由于sma接头具有尺寸小、可靠性高、频带宽、性能优、寿命长等特点，所以适用于微波设备和数字通信系统的射频回路中连接射频电缆或微带线。
97.需要说明的是，对于本发明，天线具有馈电结构，包括第一交流馈线1101、第二交流馈线1102以及sma接头。第一交流馈线1101和第二交流馈线1102，相互连接组成交流馈线整体。
98.对于上层介质板1，其上表面左右两端，分别设置有一个水平且纵向分布的水平墙4；
99.对于下层介质板8，其上表面左右两端在两个水平墙4的正下方，分别垂直地设置有一个纵向分布的垂直墙10；
100.每个垂直墙10，与其正上方的水平墙4相连接；
101.在本发明中，具体实现上，关于垂直墙10与其上方的水平墙4的连接结构，具体如下：
102.每个水平墙4的外侧，分别设置有三个垂直墙连接开口槽401；
103.每个垂直墙10的顶部，在与三个垂直墙连接开口槽401相对应的位置，分别设置有一个连接凸块101；
104.连接凸块101，对应插接到垂直墙连接开口槽401中。
105.需要说明的是，对于本发明，天线具有寄生结构，包括位于上层介质板1上表面的水平墙4和垂直于下层介质板8的垂直墙10，由水平墙4和垂直墙10构成寄生结构。
106.在本发明中，具体实现上，汇流带3的形状为u形。
107.在本发明中，具体实现上，下层介质板8的厚度，大于上层介质板1的厚度，且小于中层介质板6的厚度；例如，上层介质板1的厚度为0.4毫米，中层介质板6的厚度为0.8毫米，下层介质板8的厚度为0.762毫米。这些数值是经过多次的仿真、优化之后选定的，仿真了不同厚度的介质板对天线性能的影响，最终确定了三种介质板的厚度值。
108.需要说明的是，对于本发明，经过综合仿真、优化，最终选定了这三个厚度，介质板的种类、厚度等都会对天线性能产生影响。
109.在本发明中，具体实现上，上层介质板1和中层介质板6之间的垂直间距，大于中层介质板6和下层介质板8之间的垂直间距；例如，上层介质板1和中层介质板6之间的空气层高度(即垂直间距)为4.9毫米，中层介质板6和下层介质板8之间的空气层高度(即垂直间距)为2.7825毫米。
110.需要说明的是，在本发明中，三层介质板之间的垂直间距经过多次仿真、优化后，这样设计天线性能较好。这些垂直间距数值经过仿真、优化得到，多次改变空气层高度，比较不同空气层高度时的天线性能，综合确定最优的空气层高度。
111.在本发明中，具体实现上，两串太阳能电池串2相互平行，且两串太阳能电池串之间的横向间隔距离为2.5毫米。这个数值是经过多次仿真、优化得到，通过比较不同间隔时的天线性能确定了最优间隔。
112.在本发明中，具体实现上，两串太阳能电池串2，用于利用太阳能，把光能转化成电能。两串太阳能电池串2的前后两端，分别与一个汇流带3连接，能够将产生的电能传送给汇流带3。
113.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直流滤波结构13(即直流滤波器)。
114.在本发明中，具体实现上，每串太阳能电池串2，可以由4片太阳能电池片叠瓦组成。
115.需要说明的是，太阳能电池片的叠瓦技术，为现有常规的技术。本发明天线采用的太阳能电池片结构包括铜基底、外延层和栅线三层。一般而言，对于叠瓦的两片太阳能电池片，是将一个太阳能电池片的栅线与另一个太阳能电池片的铜基底连接。
116.在本发明中，具体实现上，每串太阳能电池串2的尺寸为：长度79.75毫米
×
宽度40.8毫米。
117.需要说明的是，在本发明中，一串太阳能电池串由4片太阳能电池片叠瓦组成，所用每片太阳能电池片的尺寸固定为20.8毫米
×
40.8毫米，两片太阳能电池片叠瓦时重叠部分宽度为1.15毫米，因此4片太阳能电池片叠瓦后的宽度为40.8毫米，长度为20.8
×
4-1.15
×
3＝79.75毫米。
118.在本发明中，具体实现上，两串太阳能电池串2的两端，分别由汇流带3并联连接。
119.在本发明中，具体实现上，引向器结构7是具有阶梯形开放槽的2
×
2阵列结构。
120.在本发明中，具体实现上，下层介质板8上表面的地板9具有两个相同的阶梯形槽
90；
121.对于本发明，阶梯形槽90的作用是：通过其与上方的辐射结构耦合，实现对天线的馈电。因为本发明的天线采用缝隙耦合馈电方式，地板9上刻蚀出槽(即阶梯形槽90)，能量从地板9下方的馈线端口(即下层介质板8下表面的第二交流馈线1102的端口)馈入，然后通过这个槽(即阶梯形槽90)与上方的辐射结构耦合。
122.需要说明的是，地板9是下层介质板8上表面的一层铜结构。
123.在本发明中，具体实现上，上层介质板1、中层介质板6和下层介质板8的形状，均为矩形；
124.上层介质板1，在其四角位置以及在每个汇流带3左右两边的位置，分别设置有一个安装过孔5；
125.下层介质板8，在与上层介质板1的每个安装过孔5相对应的位置，分别设置一个安装过孔5；
126.中层介质板6，位于上层介质板1的中部正下方；
127.中层介质板6，其四角位置分别设置有一个安装过孔5；
128.中层介质板6上的四个安装过孔5，与上层介质板1在每个汇流带3左右两边设置的四个安装过孔5，为上下正对应设置；
129.具体实现上，安装过孔5安装的是支撑柱，起到固定和支撑三层介质板的作用。
130.具体实现上，上层介质板1和中层介质板6材质为fr4，下层介质板8材质为罗杰斯rogers rt/duroid 5880高频板板材。在本专利中，它们的作用就是承载天线的各部分结构，因为介质板具有一定的厚度和硬度，因此可用来承载天线各结构。
131.需要说明的是，具体实现上，太阳能电池串的材质是太阳能电池，汇流带、水平墙、垂直墙、直流馈线和直流滤波结构的材质都是铜。
132.各部分位置关系要求、连接关系要求是：太阳能电池串、汇流带和水平墙在同一平面，即上层介质板上表面；垂直墙是垂直于水平墙的，直流滤波结构位于下层介质板下表面，直流馈线分为垂直和水平两部分，垂直部分是垂直于上层介质板的，水平部分位于下层介质板下表面；
133.两串太阳能电池串产生的直流电流和交流电流经过汇流带汇集后再经过直流馈线的垂直部分和水平部分到达直流滤波结构，直流滤波结构将交流电流隔离，最终在直流馈线末端的直流端口能够收集到直流电流；
134.水平墙和垂直墙是焊接在一起的，作为天线的寄生结构。起到这些作用的原因：太阳能电池串由于光电效应产生直流电流，其上同时存在着交流电流，经过汇流带、直流馈线到达直流滤波结构，直流滤波结构对交流电流进行隔离阻断；水平墙和垂直墙都为铜，作为天线的寄生结构，对天线的性能有一定的改善。
135.需要说明的是，具体实现上，对于引向器结构7，是在中层介质板上表面的铜结构，并刻蚀了一些槽。图2中所指示的第一引向器金属块71、第二引向器金属块72都为铜，阶梯形开放槽710、第一间隙711和第二间隙712均是刻蚀的槽(覆铜介质板上的这部分铜被去掉，也就是裸露的介质板)。引向器结构7整体对天线的前后比有改善作用，其中刻蚀的阶梯形开放槽710、第一间隙711和第二间隙712是为了改善天线的阻抗匹配、增益等进行的优化设计。
136.在本发明中，馈电结构包括的第一交流馈线1101和第二交流馈线1102，材质都为铜。它们的作用是将馈线末端端口馈入的能量传送到地板9上的阶梯形槽90处，然后通过阶梯形槽90与上方的辐射结构耦合，实现对天线的馈电。
137.在本发明中，水平墙4和垂直墙10的材质均为铜，在上层介质板1的上表面和一个垂直介质板上通过印刷电路板技术加工获得。对于水平墙4和垂直墙10，它们的作用是作为天线的寄生结构，对天线的性能有一定的改善。垂直墙10所在的垂直介质板(即覆铜的垂直介质板)具有上、下各3个连接凸块101，在上层介质板1和下层介质板8上相应位置设置开口槽，将垂直介质板插入固定。
138.在本发明中，太阳能电池串2是通过胶(聚烯烃)粘在上层介质板1上面。这种方式是太阳能电池片的现有工艺，作用是使太阳能电池片固定在上层介质板1上。
139.在本发明中，汇流带3是采用印刷电路板技术在上层介质板1上加工获得。引向器结构7是采用印刷电路板技术在中层介质板6上加工获得。馈电结构包括的第一交流馈线1101和第二交流馈线1102，采用印刷电路板技术在下层介质板8上加工获得。印刷电路板加工方式的优势是成本较低。
140.基于以上技术方案可知，对于本发明，本发明采用缝隙耦合馈电形式，实现阻抗匹配设计，主辐射结构部分，由两串太阳能电池串相并联而成，每一串太阳能电池串是由4片太阳能电池片叠瓦组成，且两串太阳能电池串相互平行，它们之间的间隔为2.5毫米。两串太阳能电池串2通过两端的汇流带3并联起来，并通过垂直和水平的直流馈线12连接到下层介质板8下表面的直流滤波结构13，由直流滤波结构13对交流信号产生一定的抑制作用，从而可以在直流端口有效地收集直流信号。
141.参见图4、图5和图6，见图4、图5和图6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。
142.从图4、图5和图6可知，经过检验，采用本发明设计的太阳能电池天线，其阻抗匹配带宽在1.7ghz～2.7ghz，相对带宽为45.45％，并且在工作频段内维持较稳定的增益，增益波动范围在2dbi以内，增益峰值为9.32dbi，辐射效率在整个工作频段内都能达到90％以上，具有较好的定向辐射性能，交叉极化水平小于-15db。
143.参见本发明的图4，图4反映的是本天线的阻抗匹配带宽情况以及增益，可看出本天线的阻抗匹配带宽在1.7ghz～2.7ghz，在工作频段内增益较稳定。
144.参见本发明的图5，图5反映的是本天线的辐射效率，可看出本天线在整个工作频段内的辐射效率达到90％以上。
145.参见本发明的图6，图6反映的是本天线在2.2ghz处的辐射方向图，可看出本天线的交叉极化水平小于-15db，具有较好的定向辐射性能。
146.图7展示了加引向器与不加引向器的太阳能电池天线的前后比对比图，从图7中可以明显地看出，对于本发明的天线，在加入引向器结构后，天线的前后比平均提高了2.82dbi左右，低频1.8ghz、1.9ghz的前后比由10dbi以下提升到了10dbi以上。
147.与现有技术相比较，本发明提供的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，具有如下有益效果：
148.1、本发明首次提出一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，该天线将多片太阳能电池片叠瓦构成太阳能电池串，然后两串太阳能电池串通过汇流带并联作为辐射结
构，使得天线不仅可以用于无线通信，而且在本发明天线中的直流端口部分，还可以收集到太阳能电池片所产生的直流电流，具有低碳、环保的优点；
149.2、对于本发明，通过在上、下层介质板之间加入引向器结构，有效提高了天线的前后比，使天线具有良好的定向辐射性能；
150.3、本发明的天线在1.7ghz～2.7ghz都可正常工作，且在工作频段内具有稳定的增益和辐射性能，实现了太阳能电池与天线的集成一体化，在未来的通信系统领域具有一定的应用价值。
151.综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其结构设计科学，通过将多片太阳能电池片叠瓦形成电池串、然后将电池串相并联作为辐射结构，以及通过在上、下层介质板中间放置引向器，显著提高了天线的前后比，能够实现太阳能电池与天线的集成一体化，既可用于无线通信，又可同时用于光伏发电，具有重大的实践意义。
152.对于本发明，通过将太阳能电池与天线集成一体化，相比于传统的独立太阳能供电系统与独立的通信系统，显著减小了占用空间，实现了天线小型化，可以同时进行无线通信和光伏发电；同时，由于在天线结构中加入引向器，显著提高了天线的前后比，使天线具有良好的辐射方向图。
153.经过检验，本发明的天线的工作频段覆盖1.7ghz～2.7ghz，且在工作频段内增益稳定、辐射性能稳定，实现了绿色无线通信，可应用于无线通信系统。
154.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于中层引向器的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)、中层介质板(6)和下层介质板(8)；上层介质板(1)、中层介质板(6)和下层介质板(8)，三者为从上往下依次间隔分布；对于上层介质板(1)，其上表面设置有辐射结构；辐射结构，包括两串相互并联的太阳能电池串(2)；每串太阳能电池串由多片太阳能电池片叠瓦组成；两串太阳能电池串(2)的前后两端，分别与一个汇流带(3)的左右两端相连接；每个汇流带(3)的底面中部，分别与一个垂直分布的第一直流馈线(1201)的顶端相连接；每个第一直流馈线(1201)的底端，分别通过一个第二直流馈线(1202)与一个直流滤波结构(13)相连接；第二直流馈线(1202)和直流滤波结构(13)，位于下层介质板(8)的下表面；每个直流滤波结构(13)纵向分布在下层介质板(8)的下表面，并且其中部位置与相邻的第二直流馈线(1202)的中段部分垂直相交；两串太阳能电池串(2)，用于通过汇流带(3)并联而作为天线的辐射结构，并且经直流滤波结构(13)后输出直流电流；直流滤波结构(13)，其具有直流端口，用于向外部输出所述太阳能电池串(2)产生的直流电流；对于中层介质板(6)，其上表面设置有引向器结构(7)；引向器结构(7)，包括四个第一引向器金属块(71)，以及一个第二引向器金属块(72)；四个第一引向器金属块(71)，为旋转对称分布；四个第一引向器金属块(71)相对的一角，分别具有一个阶梯形开放槽(710)；位于左侧的两个第一引向器金属块(71)与位于右侧的两个第一引向器金属块(71)之间，具有纵向分布的第一间隙(711)；位于前侧的两个第一引向器金属块(71)与位于后侧的两个第一引向器金属块(71)之间，具有横向分布的第二间隙(712)；中层介质板(6)的上表面，在第一间隙(711)的横向中间位置相对应的位置，设置有纵向分布的第二引向器金属块(72)；对于下层介质板(8)，其下表面右端，设置有第一交流馈线(1101)和第二交流馈线(1102)；第一交流馈线(1101)的纵向中间位置，与第二交流馈线(1102)的一端垂直相交；第二交流馈线(1102)的另一端，为sma接头安装端(14)；sma接头安装端(14)上，安装有一个sma接头；sma接头，用于为天线提供激励；对于上层介质板(1)，其上表面左右两端，分别设置有一个水平且纵向分布的水平墙(4)；对于下层介质板(8)，其上表面左右两端在两个水平墙(4)的正下方，分别垂直地设置有一个纵向分布的垂直墙(10)；每个垂直墙(10)，与其正上方的水平墙(4)相连接；
下层介质板(8)上表面的地板(9)具有两个相同的阶梯形槽(90)。2.如权利要求1所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，关于垂直墙(10)与其上方的水平墙(4)的连接结构，具体如下：每个水平墙(4)的外侧，分别设置有三个垂直墙连接开口槽(401)；每个垂直墙(10)的顶部，在与三个垂直墙连接开口槽(401)相对应的位置，分别设置有一个连接凸块(101)；连接凸块(101)，对应插接到垂直墙连接开口槽(401)中。3.如权利要求1所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，汇流带(3)的形状为u形。4.如权利要求1所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，下层介质板(8)的厚度，大于上层介质板(1)的厚度，且小于中层介质板(6)的厚度。5.如权利要求4所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，上层介质板(1)的厚度为0.4毫米，中层介质板(6)的厚度为0.8毫米，下层介质板(8)的厚度为0.762毫米。6.如权利要求1所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，上层介质板(1)和中层介质板(6)之间的垂直间距，大于中层介质板(6)和下层介质板(8)之间的垂直间距。7.如权利要求6所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，上层介质板(1)和中层介质板(6)之间的垂直间距为4.9毫米，中层介质板(6)和下层介质板(8)之间的垂直间距为2.7825毫米。8.如权利要求1所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，两串太阳能电池串(2)相互平行；两串太阳能电池串之间的横向间隔距离为2.5毫米；每串太阳能电池串(2)的尺寸为：长度79.75毫米
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宽度40.8毫米。9.如权利要求1至8中任一项所述的基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，其特征在于，上层介质板(1)、中层介质板(6)和下层介质板(8)的形状，均为矩形；上层介质板(1)，在其四角位置以及在每个汇流带(3)左右两边的位置，分别设置有一个安装过孔(5)；下层介质板(8)，在与上层介质板(1)的每个安装过孔(5)相对应的位置，分别设置一个安装过孔(5)；中层介质板(6)，位于上层介质板(1)的中部正下方；中层介质板(6)，其四角位置分别设置有一个安装过孔(5)；中层介质板(6)上的四个安装过孔(5)，与上层介质板(1)在每个汇流带(3)左右两边设置的四个安装过孔(5)，为上下正对应设置。

技术总结
本发明公开了一种基于中层引向器的宽带太阳能电池天线，包括相互平行的上层介质板、中层介质板和下层介质板，三者为从上往下间隔分布；上层介质板上表面设置有辐射结构；辐射结构包括两串相互并联的太阳能电池串；两串太阳能电池串的前后两端分别与一个汇流带相连接；每个汇流带分别与一个垂直分布的第一直流馈线顶端相连接；每个直流馈线底端分别通过第二直流馈线与直流滤波结构相连接；第二直流馈线和直流滤波结构位于下层介质板下表面；中层介质板上表面设置有引向器结构；下层介质板下表面设置有交流馈线；交流馈线上安装有SMA接头。本发明通过加入引向器显著提高了天线的前后比，同时实现了太阳能电池与天线的集成一体化。化。化。


技术研发人员：安文星 龚田 罗宇 马凯学
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8