一種基于左手材料的方形框貼片天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于左手材料的方形框貼片天線，包括介質(zhì)基板、金屬接地板、復(fù)合貼片天線、方形金屬諧振環(huán)、金屬條；復(fù)合貼片天線由方形框金屬貼片天線和微帶饋線組成，微帶饋線用于對(duì)方形框金屬貼片天線饋電，復(fù)合貼片天線固定在介質(zhì)基板的正面；介質(zhì)基板的正面還設(shè)有周期性排列的方形金屬諧振環(huán)和金屬條，方形金屬諧振環(huán)包括兩個(gè)相互嵌套的方形開(kāi)口環(huán)，一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)嵌套在另一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)內(nèi)，兩個(gè)方形開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口方向相反；介質(zhì)基板的反面貼有金屬接地板。采用本發(fā)明實(shí)施例，該復(fù)合型結(jié)構(gòu)對(duì)電磁能量的局域化程度有了明顯的提高，導(dǎo)致天線增益明顯增大，并表現(xiàn)為較低的回波損耗，較好地改善了天線的性能，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信以及航空航天等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種基于左手材料的方形框貼片天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于左手材料的方形框貼片天線。

【背景技術(shù)】
[0002]左手材料是一種新型周期結(jié)構(gòu)的人工電磁媒質(zhì)，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，因此，當(dāng)電磁波在這種雙負(fù)介質(zhì)材料中傳播時(shí)，波傳播的電矢量、磁矢量和波矢量三者滿足左手定則，所以被稱為左手材料，或稱負(fù)折射材料。早在1968年，V.G.Veselageo就從理論上研宄了左手材料中的反常電磁現(xiàn)象。2000年，Smith等人在微波波段首次發(fā)現(xiàn)用特殊微結(jié)構(gòu)周期排列的復(fù)合介質(zhì)可以同時(shí)得到負(fù)的介電常量和負(fù)的磁導(dǎo)率，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了這種材料可以通過(guò)人工方法制得。左手材料具有很多奇特的光學(xué)與電磁學(xué)性質(zhì)，如逆多普勒效應(yīng)、逆切倫科夫輻射、反常折射現(xiàn)象等。這些特性展現(xiàn)了左手材料在光與電磁波領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)有技術(shù)中的天線回波損耗較高，而且滿足不了特殊條件下對(duì)天線高增益的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于左手材料的方形框貼片天線，在某頻率范圍內(nèi)，加強(qiáng)了電磁波共振強(qiáng)度，提高了電磁能量的局域化程度，降低天線的回波損耗，增大了增益，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信以及航空航天等領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于左手材料的方形框貼片天線，其特征在于，包括:介質(zhì)基板、金屬接地板、復(fù)合貼片天線、方形金屬諧振環(huán)、金屬條；
[0005]所述復(fù)合貼片天線由方形框金屬貼片天線和微帶饋線組成，所述微帶饋線用于對(duì)所述方形框金屬貼片天線饋電，所述復(fù)合貼片天線固定在所述介質(zhì)基板的正面；
[0006]所述介質(zhì)基板的正面還設(shè)有周期性排列的所述方形金屬諧振環(huán)和所述金屬條，所述方形金屬諧振環(huán)包括兩個(gè)相互嵌套的方形開(kāi)口環(huán)，一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)嵌套在另一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)內(nèi)，兩個(gè)方形開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口方向相反；
[0007]所述介質(zhì)基板的反面貼有所述金屬接地板。
[0008]進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板正面分別刻蝕所述方形框金屬貼片天線、所述微帶饋線、所述方形金屬諧振環(huán)和所述金屬條；
[0009]方形金屬諧振環(huán)周期排列在方形框金屬貼片天線內(nèi)，在方形框金屬貼片天線內(nèi)平均排布7X7個(gè)方形金屬諧振環(huán)，并在方形金屬諧振環(huán)陣列的兩側(cè)以及任意相鄰兩列方形金屬諧振環(huán)之間分別嵌入一根金屬條，一共嵌入八根金屬條。
[0010]再進(jìn)一步的，介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為10。
[0011]更進(jìn)一步的，相鄰方形金屬諧振環(huán)中心間距為40mm。
[0012]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于左手材料的方形框貼片天線，通過(guò)在普通貼片天線的基礎(chǔ)上加入了左手材料組合形成復(fù)合型貼片天線。利用左手材料的特性，在4.2GHz頻率處產(chǎn)生的電磁波共振態(tài)，出現(xiàn)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的實(shí)部同時(shí)為負(fù)值，其折射率也為負(fù)值，此效應(yīng)大大加強(qiáng)了電磁波共振強(qiáng)度，導(dǎo)致天線增益明顯增大。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的方形金屬諧振環(huán)正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的回波損耗示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的增益示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]參見(jiàn)圖1、2，對(duì)本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]在介質(zhì)基板I正面分別刻蝕方形框金屬貼片天線3、微帶饋線4，在介質(zhì)基板I反面貼有金屬接地板。微帶饋線4作為方形框金屬貼片天線3的電波信號(hào)饋入源，連接著方形框金屬貼片天線3，方形框金屬貼片天線3中間的介質(zhì)基板上刻蝕出7X7的方形金屬諧振環(huán)6和8根金屬條7。
[0021]介質(zhì)基板I的尺寸為400mmX 400mmX 9mm，介質(zhì)基板I的相對(duì)介電常數(shù)為10，在介質(zhì)基板I正面固定有寬度為4mm的方形框金屬貼片天線3，方形框金屬貼片天線3外框邊長(zhǎng)為324mm，內(nèi)框邊長(zhǎng)為316mm，外框距介質(zhì)基板I邊緣距離為38mm。方形框金屬貼片天線3內(nèi)嵌入7X7周期性排列方形金屬諧振環(huán)6，方形金屬諧振環(huán)6(圖2)線寬為1.9mm，相鄰方形金屬諧振環(huán)6中心的間距為40mm。方形金屬諧振環(huán)6間嵌入8根金屬條7，金屬條7長(zhǎng)為280mm，寬為3mm，相鄰金屬條7的間距為40mm。
[0022]在介質(zhì)基板I的反面貼有金屬接地板，尺寸為400mmX400mm。方形框金屬貼片天線3與長(zhǎng)為38mm，寬為4mm的微帶饋線4相連構(gòu)成復(fù)合貼片天線。激勵(lì)源采用高斯離散源，通過(guò)微帶饋線4給方形框金屬貼片天線3饋電。
[0023]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，可將介質(zhì)基板I的相對(duì)介電常數(shù)設(shè)定為其他數(shù)值，可將相鄰方形金屬諧振環(huán)6中心間距設(shè)定為其他數(shù)值，這些改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]參見(jiàn)圖3，為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的回波損耗示意圖；
[0025]用電磁仿真軟件對(duì)這種復(fù)合型方形框貼片天線進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)得到如圖3所示的回波損耗S11特性，在頻率4.2GHz處最小回波損耗S11約為-31.3dB，說(shuō)明復(fù)合型結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步減少回波損耗。
[0026]參見(jiàn)圖4，為本發(fā)明提供的基于左手材料的方形框貼片天線的實(shí)施例的增益示意圖；
[0027]如圖4所示，得到增益特性，加入方形金屬諧振環(huán)6和金屬條7后，這種基于左手材料的方形框貼片天線正向增益最大約為11.33dB，說(shuō)明在復(fù)合貼片天線中加入方形金屬諧振環(huán)6和金屬條7的復(fù)合型結(jié)構(gòu)可以較大提高貼片天線的增益。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于左手材料的方形框貼片天線，通過(guò)在普通貼片天線的基礎(chǔ)上加入了左手材料組合形成復(fù)合型貼片天線。利用左手材料的特性，在4.2GHz頻率處產(chǎn)生的電磁波共振態(tài)，出現(xiàn)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的實(shí)部同時(shí)為負(fù)值，其折射率也為負(fù)值，此效應(yīng)大大加強(qiáng)了電磁波共振強(qiáng)度，導(dǎo)致天線增益明顯增大，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信以及航空航天等領(lǐng)域。
[0029]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于左手材料的方形框貼片天線，其特征在于，包括:介質(zhì)基板、金屬接地板、復(fù)合貼片天線、方形金屬諧振環(huán)、金屬條； 所述復(fù)合貼片天線由方形框金屬貼片天線和微帶饋線組成，所述微帶饋線用于對(duì)所述方形框金屬貼片天線饋電，所述復(fù)合貼片天線固定在所述介質(zhì)基板的正面； 所述介質(zhì)基板的正面還設(shè)有周期性排列的所述方形金屬諧振環(huán)和所述金屬條，所述方形金屬諧振環(huán)包括兩個(gè)相互嵌套的方形開(kāi)口環(huán)，一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)嵌套在另一個(gè)方形開(kāi)口環(huán)內(nèi)，兩個(gè)方形開(kāi)口環(huán)的開(kāi)口方向相反； 所述介質(zhì)基板的反面貼有所述金屬接地板。
2.如權(quán)利要求1所述的基于左手材料的方形框貼片天線，其特征在于:所述介質(zhì)基板正面分別刻蝕所述方形框金屬貼片天線、所述微帶饋線、所述方形金屬諧振環(huán)和所述金屬條; 方形金屬諧振環(huán)周期排列在方形框金屬貼片天線內(nèi)，在方形框金屬貼片天線內(nèi)平均排布7X7個(gè)方形金屬諧振環(huán)，并在方形金屬諧振環(huán)陣列的兩側(cè)以及任意相鄰兩列方形金屬諧振環(huán)之間分別嵌入一根金屬條，一共嵌入八根金屬條。
3.如權(quán)利要求2所述的基于左手材料的方形框貼片天線，其特征在于:介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為10。
4.如權(quán)利要求2所述的基于左手材料的方形框貼片天線，其特征在于:相鄰方形金屬諧振環(huán)中心間距為40mmo
【文檔編號(hào)】H01Q1/36GK104505581SQ201410720886
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張永超 申請(qǐng)人:張永超