[發明專利]一種左手媒質貼片天線

無效

• 申請號: 201010275576.0
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101976761A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 宋雪樺;陳麗蓮;夏鵬;陳景柱
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及左手媒質貼片天線。

背景技術

大自然中，所有材料的介電常數和磁導率都為正，這類材料亦被稱作符合右手定則材料(Right-Handed?Material，RHM)，原因是通過該材料電磁場的電場矢量、磁場矢量、波矢量成右手定則。但是，負介電常數和負磁導率材料可以通過人工制作而成，人們稱之為左手媒質或左手材料(Left-Handed?Metamaterial，LHM)。它作為一種新型的人工電磁材料，近年來引起了人們極大的研究興趣，早在1968年，V.G.Veselageo就從理論上研究了LHM中的反常電磁現象。2000年，smith等人在實驗室首次制造出了微波段的負折射率介質LHM的反常電磁特性展現了它在光與電磁波領域潛在的重要應用價值。左手媒質具有很多有異于普通自然材料的反常特性：如負折射特性、逆多普勒效應、完美棱境等，利用這些特性，可以制作基于左手媒質的高性能天線。

發明內容

本發明主要提供一種左手媒質貼片天線，能大幅度的反射介質基板中的能量，能有效地實現更小的回波損耗和較高的增益特性。

實現本發明的技術方案是：一種左手媒質貼片天線，包括一個介質基板、一個輻射金屬片，輻射金屬片固定在介質基板上的一個側面上，一個金屬板接地板，印制在介質基板的另一側，尺寸和介質基板一樣大、一條金屬饋線，連接金屬輻射片和金屬接地板，作為天線電波信號的饋入接口、一組左手材料單元，包括兩個橫向孔和一個縱向孔，這三個孔相互連通形成“工”字型，在縱向孔兩側對稱設有若干個I型孔，刻蝕在介質基板正面的輻射片周圍。

通過改變兩個橫向孔、一個縱向孔和I型孔的長度和寬度，對左手材料特性區域的波段進行調節，使其可以覆蓋微帶天線的工作頻段(2.45GHZ-5.8GHZ)。在天線輻射或接收的電磁波激勵下，放大對天線接收信號中的倏逝波成分，降低天線的回波損耗，提高天線的增益，改善天線的方向性，提高天線對信號的接收和發射能力。同時，本發明中的左手材料微帶天線是經過電路板刻蝕技術實現的，制作工藝簡單，材料價格便宜，易于大規模的工業化生產。

本發明與現有的技術相比，具有如下優點：本發明在貼片的介質基板上加入了左手媒質組合形成貼片天線，左手媒質具有很多有異于普通自然材料的反常特性，如負折射特性、逆多普勒效應、完美棱境等。利用這些特性在2.96328GHz頻率處產生的電磁波共振態，出現介電常數和磁導率的實部同時為負值，其折射率也是-1的效應大大加強了電磁波共振強度，它使得如此的結構對電磁能量的局域化程度有了明顯的提高，并擁有較高增益，表現為較低的回波損耗，能很好地改善天線的性能，使得該貼片天線在移動通信、衛星通信以及航空航天等眾多領域能更好地得到應用。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明左手媒質貼片天線正面結構示意圖；1-介質基板，2-金屬接地板，3-輻射金屬片，4-金屬饋線，51，52-橫向孔，53-縱向孔，6-I型孔；

圖2是本發明是左手媒質貼片天線橫向孔51，52和縱向孔53組合的“工”字型正面圖；

圖3是本發明左手媒質貼片天線I型孔6正面圖；

圖4是本發明實例中的回波損耗隨頻率變化分布的示意圖；

圖5是本發明實例中的增益隨角度變化分布的示意圖；

圖6是本發明實例中的駐波比隨頻率變化分布的示意圖。

具體實施方式：

采用電路板刻蝕技術，如圖1所示的微帶天線結構中，在介質基板1上分別刻蝕出金屬接地板2、輻射金屬片3和金屬饋線4，金屬饋線4作為天線的電波信號饋入源。連接金屬接地板2和輻射金屬片3，在金屬輻射片3周圍的基板上，也刻出兩個橫向孔51，52和一個縱向孔53，這三個孔相互連通形成“工”字型，在縱向孔53的兩側刻出對稱的若干I型孔6。

本發明的微帶天線可工作于微波頻段(2.45GHZ-5.8GHZ)。介質基板1的厚度可以相應的調整為6mm-8mm，金屬接地板2的厚度可以相應的調整0.05mm-0.07mm，金屬輻射片3的厚度也可以相應的調整0.05mm-0.07mm。兩個橫向孔51，52，一個縱向孔53和I型孔6的尺寸也可以做相應的調整(圖2、圖3)。長度L1＝318mm-322mm，L2＝276mm-280mm，L3＝103mm-107mm，L4＝302mm-306mm，L5＝16mm-17mm，寬度D1＝15mm-17mm，D2＝15mm-17mm，D3＝3mm-5mm。