[發(fā)明專利]基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110005179.6
• 申請(qǐng)日: 2011-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN102074801A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張富利;張衛(wèi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q3/00
• 分類號(hào): H01Q3/00;H01Q13/08;H01P7/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 黃毅新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微帶天線，具體來說是一種基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線。

背景技術(shù)

微帶天線具有拋面薄、體積小、重量輕，易與載體表面共形等優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星通信、雷達(dá)、遙感等方面得到了廣泛應(yīng)用。然而，微帶天線通過金屬貼片向空間自由輻射能量，帶來了方向性差、增益低等缺點(diǎn)。

參照?qǐng)D7，文獻(xiàn)“Investigation?of?anisotropic?negative?permeability?medium?cover?forpatch?antenna”IET?Microwaves，Antennas?&?Propagation，vol.2，no.7，pp.737-744，(2008)公開一種利用天線覆層對(duì)微帶天線輻射場控制的手段。該天線覆層在輻射金屬片3上方的覆銅板2加工周期排列的開口諧振環(huán)73。在天線發(fā)射的電磁波激勵(lì)下，開口諧振環(huán)發(fā)生諧振并對(duì)天線側(cè)向輻射進(jìn)行抑制，進(jìn)而提高天線增益4dB，但只達(dá)到7.62dB。然而，由于開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱型，僅能對(duì)特定極化的電磁波進(jìn)行抑制，這必然對(duì)微帶天線性能的提高形成制約。

鐵電介質(zhì)諧振器是一種新型人工周期材料，文獻(xiàn)“Experimental?Demonstration?ofIsotropic?Negative?Permeability?in?a?Three-Dimensional?Dielectric?Composite”，PhyscialReview?Letters，vol.101，no.2，p.027402，(2008)報(bào)道周期排列高介電常數(shù)的鐵電介質(zhì)顆粒在入射電磁波的激勵(lì)下可發(fā)生Mie諧振。在諧振頻率附近，電磁波無法通過而形成透射禁帶，表現(xiàn)出優(yōu)異的對(duì)電磁波的調(diào)控性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的微帶天線方向性差、增益低的不足，本發(fā)明提供一種基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線。通過將鐵電介質(zhì)諧振器置于天線覆層內(nèi)對(duì)電磁波的側(cè)向輻射進(jìn)行抑制，鐵電介質(zhì)諧振器底面為圓形或正方形使鐵電介質(zhì)諧振器對(duì)各種側(cè)向輻射電磁波進(jìn)行有效抑制，從而最大程度地提高天線的增益。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線，包括覆銅板2、輻射金屬片3，其特點(diǎn)是，還包括金屬地板1、微帶饋線4、阻抗轉(zhuǎn)換線5、介質(zhì)諧振器6、聚四氟乙烯板7和連接棒8，所述的覆銅板2一面為金屬地板1，另一面刻蝕有輻射金屬片3、微帶饋線4和阻抗轉(zhuǎn)換線5，輻射金屬片3與微帶饋線4和阻抗轉(zhuǎn)換線5兩端分別連接；所述的聚四氟乙烯板7含周期排列的孔陣列，孔與介質(zhì)諧振器6外形相同且等大，介質(zhì)諧振器6填充入孔內(nèi)形成含鐵電介質(zhì)諧振器的天線覆層；將聚四氟乙烯板7置于覆銅板2含輻射金屬片面的上方并通過連接棒8與覆銅板2連為一體。

所述介質(zhì)諧振器6的材料是鈦酸鍶鋇，相對(duì)介電常數(shù)為100～600。

所述介質(zhì)諧振器6的厚度小于底面長方體或圓柱體的尺寸。

所述介質(zhì)諧振器6是長方體時(shí)，邊長l＝1.20～3.00mm，厚度h＝0.30～1.00mm。

所述介質(zhì)諧振器6是圓柱體時(shí)，底面半徑R＝0.60～1.75mm，厚度h＝0.30～1.00mm。

所述的連接棒8為聚氯乙烯樹脂圓棒。

本發(fā)明的有益效果是：由于通過將鐵電介質(zhì)諧振器置于天線覆層內(nèi)對(duì)電磁波的側(cè)向輻射進(jìn)行抑制，鐵電介質(zhì)諧振器底面為圓形或正方形使鐵電介質(zhì)諧振器對(duì)各種側(cè)向輻射電磁波進(jìn)行有效抑制，具有高介電常數(shù)的鐵電介質(zhì)顆粒在電磁波激勵(lì)下可發(fā)生多級(jí)Mie諧振，且在諧振頻段附近形成電磁波透射禁帶。將這種介質(zhì)顆粒組成的介質(zhì)諧振器嵌入聚四氟乙烯板中形成天線覆層，利用介質(zhì)諧振器在諧振頻段的禁帶效應(yīng)抑制天線的側(cè)向輻射，收窄天線輻射波束進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天線方向性的改善和天線增益的提高。所述的鐵電介質(zhì)諧振器底面為圓形或正方形，具有高度的結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，對(duì)側(cè)向輻射波進(jìn)行全面抑制進(jìn)而改善天線的方向性，天線的增益由背景技術(shù)的7.62dB提高到12.42dB，提高了4.8dB。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1本發(fā)明中基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線立體圖。

圖2圖1中介質(zhì)諧振器是長方體時(shí)的單元放大圖。

圖3圖1中介質(zhì)諧振器是圓柱體時(shí)的單元放大圖。

圖4實(shí)施例1中介質(zhì)諧振器是長方體(l＝2.2mm，h＝0.5mm)時(shí)，對(duì)不同入射方向電磁波的透射波譜。

圖5實(shí)施例1基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線與未加置鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線遠(yuǎn)場方向比較圖。

圖6實(shí)施例2基于鐵電介質(zhì)諧振器覆層的微帶天線立體圖。