[發明專利]C波段樹枝狀結構左手材料微帶天線

無效

• 申請號: 200810017725.6
• 申請日: 2008-03-17
• 公開（公告）號: CN101540436A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 趙曉鵬;紀寧;劉亞紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微帶天線，具體來說，涉及一種C波段(4GHz～8GHz)的利用樹枝狀結構左手材料改善天線性能的新型天線。

背景技術

普通的微帶天線是由具有一定厚度的介質基片、導體接地板及輻射貼片三部分組成。一般情況下，采用同軸線或微帶線饋電，在輻射貼片和導體接地板之間激勵起電磁場，并通過貼片與導體接地板之間的縫隙向外輻射電磁波能量。與其它天線相比，微帶天線有很多優點：體積小、重量輕、剖面低、易于做成平面結構；成本低；通過簡單饋電易于實現線極化和圓極化；天線的散射接口較小；易于實現雙頻雙極化等等。因而被廣泛應用于衛星通訊和便攜式電子裝置。但是微帶天線自身的結構特點，導致其也存在一些缺點：頻帶窄；有導體和介質損耗，因而增益較低；功率容量較小；饋線與輻射元之間的隔離差；可能存在表面波；性能受基片材料影響大。

近幾年，左手材料的提出，有望應用于探測器、隱身材料、微波器件、天線等方面。左手材料(left-handed?metamaterials)是一種新型周期結構的人工電磁媒質，其介電常數和磁導率在諧振頻段同時為負，該媒質中傳播的電磁波的電場E、磁場H以及波矢量k三者構成左手關系，具有許多奇異的光學和電磁學性能，如負折射率，完美透鏡效應，反常Doppler效應、反常Cherenkov效應等，特別是左手材料中能流方向和波矢方向恰好相反，以指數級數衰減的倏逝波進入左手材料中將變為指數增強場，實現對倏逝波的放大。因此，在無線電通信、濾波器、衛星反向天線、超敏感傳感器和探測系統等領域將有很好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種C波段樹枝狀結構左手材料微帶天線，利用左手材料對電磁波中的倏逝波有效放大，使倏逝波參與天線對信號的輻射和接收工作，從而達到提高天線的輻射效率，改善天線增益的目的。本發明的左手材料微帶天線包括：介質基板；金屬接地板；金屬輻射貼片；SMA同軸接頭和周期性排列的樹枝狀結構左手材料單元陣列。用于本發明的樹枝狀結構左手材料僅由一種樹枝狀結構單元組成，可以同時實現負介電常數和負磁導率。通過改變樹枝參數，使樹枝結構的左手行為位于微帶天線的中心工作頻率。本發明所使用的樹枝狀結構左手材料與天線的制備方法一樣，均采用電路板刻蝕技術，與微帶天線一體成型，制備簡單，成本低廉。

附圖說明

圖1本發明的樹枝狀結構左手材料結構單元示意圖

圖2本發明實施例一的樹枝狀結構左手材料微帶天線結構示意圖

圖3本發明實施例一的樹枝狀結構左手材料微帶天線回波損耗示意圖

圖4本發明實施例一的樹枝狀結構左手材料微帶天線遠場方向圖(E面)

圖5本發明實施例一的樹枝狀結構左手材料微帶天線遠場方向圖(H面)

具體實施方式

采用電路板刻蝕技術制備樹枝狀結構左手材料微帶天線，基板材料可以用聚四氟乙烯、聚乙烯、環氧玻璃布。一定形狀的金屬輻射貼片，另一面完全為金屬，作為天線接地板。采用同軸饋電，SMA同軸接頭連接金屬輻射片和金屬接地板，并作為天線的信號饋入源。在輻射貼片周圍的空白介質基板上刻蝕周期排列的金屬樹枝狀結構單元陣列，制備成樹枝狀結構左手材料微帶天線。樹枝從中心向外圍的各級分支長度分別為：一級分支長度a＝3mm～5.4mm，二級分支長度b＝1.4mm～2.5mm，三級分支長度c＝1.4mm～2.5mm，相鄰兩個一級分支間夾角為θ₁＝20°～80°，相鄰兩個二級分支間夾角為θ₂＝20°～80°，相鄰兩個三級分支間夾角為θ₃＝20°～80°，線寬w＝0.2mm～1.5mm，單元晶格常數d＝13.4mm～24mm，所有金屬厚度t＝0.02mm～0.05mm。圖1是樹枝狀結構左手材料的結構單元。

本發明的實現過程和材料的性能由實施例和附圖說明：

實施例一：