[發明專利]一種同時具有近零折射率效應和左手效應的矩形框分形天線

無效

• 申請號: 201310368715.8
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103414029A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 王紀俊;貢磊磊;張艷榮;朱志盼;沈廷根
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q19/02;H01Q1/38
• 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，具體涉及一種基于矩形開口環左手材料的矩形框分形天線。

背景技術

近來，作為人工電磁超材料的另一分支，對于零折射率超材料的研究引起了廣泛關注，很多團隊已經通過實驗證實了零折射材料及近零折射材料的存在。ENOCH等人第一次實驗證實了將輻射源嵌入零折射率基板中時，輻射的能量將被限制在一個周圍介質狹小的圓錐區域內，即通過利用零折射率材料的特性，能量輻射的方向性得到了很大的改善。

分形的概念是由名為Mandelbrot的一個法國數學家于1983年在《自然界中的分形幾何》一書中首次提出的。分形幾何就是研究無限復雜而具有特定意義下的自相似圖形和結構的幾何學，自相似就是局部的形態與整體形態的相似。所謂分形天線，是指在幾何屬性上具有分形幾何特征的天線。它是通過將天線設計理淪和分形幾何學相結合而設計出的新型天線。分形幾何的自填充特性使得天線單元可以比較容易的實現小型化，另一方面，由于分形幾何所具有的自相似特性，天線可以獲得多頻帶的特性。

左手材料(LHM)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同時為負，因此，當電磁波在這種雙負介質材料中傳播時，波傳播的電矢量、磁矢量和波矢量三者滿足左手定則，所以被稱為左手材料(或稱負折射材料)。它作為一種新型的人工電磁材料，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等人首次發現用特殊微結構周期排列的復合介質可以在微波波段同時得到負的介電常量和負的磁導率，從而從實驗上驗證了這種材料可以通過人工方法制得。LHM的反常電磁特使它在光與電磁波領域存在的重要應用價值。

本發明通過對一種基于矩形開口環左手材料的矩形框分形天線體系的研究，得到對應的性能參數，運用Nicolson-Ross-Weir(NRW)方法算出這種基于矩形框左手材料分形天線的等效折射率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種同時具有近零折射率效應和左手效應的左手材料矩形框分形天線，即在某一頻率范圍內，具有左手效應，加強了電磁波共振強度，提高了電磁能量的局域化程度，從而降低天線的回波損耗，增大了增益；同時在另一頻率范圍內，具有折射率近零效應，進一步提高天線的定向增益。

為解決上述技術問題，本發明的一種基于矩形開口環左手材料的矩形框分形天線包括第一層介質基板1、第二層介質基板2、第三層介質基板3、金屬接地板4、微帶饋線5、矩形框分形金屬輻射貼片6、矩形金屬諧振環7。第一層介質基板1、第二層介質基板2、第三層介質基板3、金屬接地板4依次疊加，矩形框左手材料分形天線由矩形框分形金屬輻射貼片6和微帶饋線5組成，微帶饋線5通過金屬導線與激勵源相連，用于對基于矩形開口環左手材料的矩形框分形天線饋電。第一層介質基板1、第二層介質基板2和第三層介質基板3的正面都采用電路板刻蝕技術。第一層介質基板1的正面采用電路板刻蝕技術刻蝕出矩形框分形貼片天線和周期性排列的矩形金屬諧振環7；第二層介質基板2和第三層介質基板3的正面都采用電路板刻蝕技術刻蝕出周期性排列的矩形金屬諧振環7，第三層介質基板3的反面貼有金屬接地板4，其通過金屬導線與激勵源相連。

所述的第三層介質基板3正面周期性排列的矩形金屬諧振環7共36個，以6×6的結構均勻排布，所述的第二層介質基板2與第三層介質基板3相比，其正面除缺少正中的四個矩形金屬諧振環7外其他排布與第三層介質基板3相同，共排布了32個矩形金屬諧振環7，所述的第一層介質基板1正面的矩形金屬諧振環7的排布與第二層介質基板2正面的矩形金屬諧振環7的排布相同，正中采用電路板刻蝕技術刻蝕出矩形框分形貼片天線。