[發明專利]基于復合左/右手傳輸線的雙頻微帶貼片天線

有效

• 申請號: 201210149203.8
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102683837A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉青爽;金杰;孟慶斌;孔曦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/01;H01Q13/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及雙頻微帶天線，具體講，涉及基于復合左/右手傳輸線的雙頻微帶貼片天線。

背景技術

近年來，復合左/右手傳輸線由于其具有的奇異特性已成為電磁領域研究的前沿和熱點。復合左/右手傳輸線兼具左手材料和右手材料的特性：當電磁波在該傳輸線中傳播時，在某個頻率范圍內其等效介電常數和等效磁導率同時為負值，即電場、磁場、波矢量遵從左手定則；而在另外頻率范圍內其等效介電常數和等效磁導率同時為正值，即電場、磁場、波矢量遵從右手定則。目前復合左/右手傳輸線已經發展成為電磁領域中的一個新型范例，并在未來的微波設備研究中擁有不可估量的潛力。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，不受天線尺寸限制，靈活調整天線的諧振頻率，為達到上述目的，本發明采取的技術方案是，基于復合左/右手傳輸線的雙頻微帶貼片天線，包括接地板，FR4環氧介質基板，饋線，輻射貼片，輻射貼片由依次相鄰設置的復合左/右手傳輸線單元構成，每個復合左/右手傳輸線單元的結構為兩條相互平行長邊中間設有交指結構，交指結構是指：每條長邊向對邊沿垂直方向設有凸起條，一條長邊的第1個凸起條下一位置是對邊的凸起條，再下一位置是該條長邊的第2個凸起條，依次類推形成交指結構，最后位置復合左/右手傳輸線單元外長邊向外垂直方向設置有凸起條，與一條和該邊平行的長邊向內垂直方向設置的凸起條形成交指結構；長邊及交指結構是侵蝕掉輻射貼片表面的金屬層在輻射貼片表面形成無金屬層的長邊、交指結構，長邊的兩端設有過孔即探針結構；饋線上設置有復合左/右手傳輸線單元，饋線上的復合左/右手傳輸線單元是以蛇行線形狀形成，蛇行線是侵蝕掉饋線表面的金屬層在饋線表面形成無金屬層的蛇行線，蛇形線長邊與短邊轉角均為直角，蛇形線長邊與饋線方向平行；饋線連接到輻射貼片上第一個復合左/右手傳輸線單元外側長邊的中部，蛇形線短邊至饋線連接到輻射貼片的連接點最短距離為8-18mm。

接地板由FR4環氧介質基板上金屬層侵蝕掉兩個尺寸相同U型槽形成，兩個U型槽開口相對，底邊相互平行，對稱設置在饋線軸線兩側，底邊長為100mm，U型槽靠近饋電點的一條臂與饋電點的最短垂直距離為8-18mm。

本發明的技術特點及效果：

本發明在地板上加載雙U形縫隙，可以達到調整天線諧振頻率的目的。

附圖說明

圖1復合左/右手傳輸線天線結構及建模示意圖。

圖2天線饋電電路結構示意圖。

圖3d＝14mm、15mm、18mm時天線的S11參數。

(a)d＝14mm時，兩個諧振頻率為2.40GHz(S11＝-16.98dB)和3.01GHz(S11＝-9.68dB)。

(b)d＝15mm時，兩個諧振頻率為2.25GHz(S11＝-21.35dB)和2.99GHz(S11＝-19.92dB)。

(c)d＝16mm時，兩個諧振頻率為2.27GHz(S11＝-12.23dB)和2.9GHz(S11＝-11.80dB)。

圖4縫隙加載示意圖。

圖5加載縫隙后的S11參數曲線。

圖6復合左/右手傳輸線等效電路圖

具體實施方式

采用復合左/右手傳輸線技術研制的天線，其諧振頻率由串聯電容C₁、串聯電感L₁、并聯電容C₂及并聯電感L₂決定，復合左/右手傳輸線的等效電路圖如圖6所示。本發明利用復合左/右手傳輸線理論，設計了一種新型雙頻微帶天線，在接地板上加載雙U形縫隙，通過改變U形縫隙的參數，可以靈活調整天線的諧振頻率。

采用典型的一維微帶線實現的復合左/右手傳輸線來構造天線，建模示意圖如圖1所示。圖中虛線所圍部分即為復合左/右手傳輸線單元。

本天線采用6個復合左/右手傳輸線單元為輻射貼片，采用50Ω同軸線饋電，在天線一側加載同軸饋電電路，在饋電點和輻射貼片間加載匹配電路，并在復合左/右手傳輸線邊緣接探針(探針即圖1中所示的過孔)以實現阻抗匹配。饋電電路如圖2所示。

通過調整饋電電路的交指結構與復合左/右手傳輸線間的距離d來調整天線與同軸線的阻抗匹配程度。當d取不同值時，對天線仿真得到的S11參數如圖3所示。

最后在地板上加載雙U形縫隙，以達到方便調節天線諧振頻率的目的。如圖5所示，在天線接地板上加載雙U形縫隙。圖5為加載U形縫隙后天線的回波損耗隨頻率變化曲線。