[發(fā)明專利]基于復(fù)合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210118035.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN103078178A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹衛(wèi)平;李思敏;鄭斯萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q5/01;H01Q23/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天線，具體涉及一種基于復(fù)合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線。

背景技術(shù)

隨著大規(guī)模集成電路與空間技術(shù)的發(fā)展，各種電子設(shè)備日趨小型化、微型化，裝載在高速運(yùn)轉(zhuǎn)體上的器件還要求與運(yùn)載體表面齊平或共形，這些都對(duì)天線的提出了相應(yīng)的技術(shù)問題：迫切地要求天線小型化、低輪廓。

傳統(tǒng)的偶極子天線對(duì)應(yīng)的電長度為半個(gè)波長，在工作頻率較低的情況下，天線的縱向尺寸較長，天線的機(jī)動(dòng)性、隱蔽性、隱蔽性均較差。通常，采用改變天線結(jié)構(gòu)、加載等技術(shù)可以有效地縮小天線的尺寸，但是天線的性能與天線的電尺寸是密切相關(guān)的，天線小型化必然會(huì)引起天線某些性能的惡化：帶寬變窄、輻射效率降低等等，因此，探討天線小型化以及改善小型化天線性能的研究仍具有非常重要的意義。

近年來，一種傳輸線形式的電磁超介質(zhì)——復(fù)合左/右手傳輸線(composite?right-/left-handed?transmission?line，簡稱為CRLH?TL)，被廣泛應(yīng)用在各種微波無源器件和天線中。因其具有奇異的色散特性：存在β(ω)≤0的左手區(qū)域，由復(fù)合左右手傳輸線構(gòu)成的諧振型天線可以工作在負(fù)數(shù)階諧振模式，模式數(shù)越高，對(duì)應(yīng)的諧振頻率越低，并且各階諧振頻率由復(fù)合左右手傳輸線的LC參數(shù)決定，與天線的物理尺寸無關(guān)，因此，利用復(fù)合左右手傳輸線的諧振特性可以有效地縮小天線的尺寸。但是，這種天線同樣面臨著帶寬窄、效率低等難題。

因此，現(xiàn)在迫切地需要一種實(shí)現(xiàn)可行的解決方法，其能夠在有效地縮小天線尺寸的同時(shí)，獲得較寬的工作帶寬，同時(shí)要保持良好的方向圖特性和輻射效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于復(fù)合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，其能夠產(chǎn)生寬帶諧振頻率，并且天線同時(shí)工作在多個(gè)諧振模式，可用作多頻天線或?qū)拵炀€。

為解決上述問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種基于復(fù)合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，主要由介質(zhì)板、印制在介質(zhì)板上的偶極子天線構(gòu)成，其中偶極子天線包括饋源點(diǎn)以及關(guān)于饋源點(diǎn)對(duì)稱的2個(gè)天線臂。上述天線臂各包括2條相互平行的平行金屬導(dǎo)線、跨設(shè)在2條平行金屬導(dǎo)線之間的N條連接金屬導(dǎo)線、同時(shí)加載在其中1條平行金屬導(dǎo)線上的2N個(gè)電容、以及分別加載在不同連接金屬導(dǎo)線上的N個(gè)電感組成。2N個(gè)電容同時(shí)串接在同1條平行金屬導(dǎo)線上，其中夾在2條連接金屬導(dǎo)線之間的平行金屬導(dǎo)線段上各串接有2個(gè)電容，而2端的平行金屬導(dǎo)線段上各串接有1個(gè)電容。每條連接金屬導(dǎo)線上各串接有1個(gè)電感。即每個(gè)天線臂均由N個(gè)CRLH傳輸線單元相連而成，而每個(gè)CRLH傳輸線單元均包括1個(gè)電感、加載有該電感的連接金屬導(dǎo)線、靠近上述連接金屬導(dǎo)線的2個(gè)電容、以及對(duì)應(yīng)的平行金屬導(dǎo)線段。上述N為正整數(shù)，且N≥1。

上述方案中，所述電感最好采用非周期性加載方式，即在每個(gè)天線臂上，處于不同CRLH傳輸線單元的電感的電感值各不相同。

上述方案中，所述電容最好采用非周期性加載方式，即在每個(gè)天線臂上，處于不同CRLH傳輸線單元的電容的電容值各不相同。處于同一傳輸CRLH傳輸線單元的2個(gè)電容的電容值相同或不相同。

上述方案中，在每個(gè)天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導(dǎo)線的寬度最好從饋源點(diǎn)一端開始向另一端漸變。

上述方案中，在每個(gè)天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導(dǎo)線的導(dǎo)線寬度從饋源點(diǎn)一端開始向另一端逐漸變粗。

上述方案中，在每個(gè)天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導(dǎo)線的導(dǎo)線寬度大于另一條平行金屬導(dǎo)線的導(dǎo)線寬度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、該偶極子天線使用N個(gè)CRLH傳輸線單元的LC梯形網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個(gè)集總參數(shù)形式的復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)，由于復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)的天線的諧振頻率主要由加載的電容、電感值決定，與天線的物理尺寸幾乎無關(guān)，因此可有效地縮短偶極子天線的電尺寸。根據(jù)所需工作頻率，適當(dāng)選取加載的電容和電感值即可；

2、天線可以同時(shí)工作在多個(gè)諧振模式，通過調(diào)整加載的電容和電感值，改變天線的色散特性和天線輸入阻抗的頻率特性，可以改變天線各諧振模式的頻率間距。當(dāng)天線的各個(gè)諧振頻率相距較遠(yuǎn)時(shí)可用作多頻天線，當(dāng)天線的諧振頻率靠近時(shí)，多個(gè)諧振點(diǎn)發(fā)生“融合”則構(gòu)成了寬帶天線；

3、通過增加LC網(wǎng)絡(luò)的單元數(shù)，調(diào)整電容和電感的值，天線的工作頻率隨之降低，并且可以獲得更寬的相對(duì)阻抗帶寬；

4、電容和電感采用非周期性加載方式構(gòu)成非周期性的LC梯形網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)一步產(chǎn)生寬帶諧振頻率；