[發明專利]基于非周期電磁帶隙結構的高增益微帶天線

有效

• 申請號: 201710386478.6
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107437657B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 楊琬琛;陳東旭;車文荃;谷禮政;陳思;馮文杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/48;H01Q13/10;H01Q21/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

技術領域

本發明涉及一種微帶天線，特別是一種基于非周期電磁帶隙結構的高增益微帶天線。

背景技術

電磁帶隙結構，通常由周期排列的金屬單元和介質板構成。近幾年來，因電磁帶隙結構具有同相反射特性和表面波抑制的特點，而作為一種低剖面技術被廣泛應用于提高天線器件的輻射性能。F.Yang與Y.Rahmat-Samii等人將電磁帶隙結構作為偶極子天線的反射面來代替理想電導體，實現較好的回波損耗和輻射特性。此外，A.Foroozesh等人將電磁帶隙結構應用到貼片天線上，與傳統的天線相比，帶寬及輻射增益都得到了很大的改善。

但是，當若干個相同的電磁帶隙單元組成反射板位于天線下方時，由于每個單元與天線的距離不同，每個單元表面的電流強度分布也不一致，因此不能最大程度地增強天線的輻射增益。W.Yang等人提出支節加載人工磁導體(Stub-loaded artificial magnetic conductor，SLAMC)結構，并將其作為探針饋電貼片天線的地板，使得天線的工作頻帶、輻射增益和輻射效率都有很大的提高。但輻射效率僅有83％，且交叉極化抑制效果較差。為了改善天線的性能，他們緊接著提出了一種基于非周期人工磁導體結構的高效率微帶天線，能實現高效率的輻射特性和較好的交叉極化抑制。然而這幾種設計只是通過改變人工磁導體單元的尺寸來實現，對于結構設計來說，設計自由度不高，局限性較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于非周期電磁帶隙結構的高增益微帶天線，能實現高增益、高口徑效率、低交叉極化的輻射特性。

一種基于非周期電磁帶隙結構的高增益天線，采用雙層疊放的介質基板組成，包括上層介質基板、下層介質基板、貼片天線、金屬地板、電磁帶隙反射板、兩根同軸饋電探針；貼片天線印制于上層介質基板上表面，金屬地板印制于下層介質基板下表面的，電磁帶隙反射板印制于下層介質基板上表面的，兩根同軸饋電探針從下層介質基板下表面插入電磁帶隙反射板和上層介質基板，所述兩個同軸饋電探針與貼片天線連接；所述電磁帶隙反射板被分割為若干個電磁帶隙單元，每個電磁帶隙單元由大小相同的正方形金屬貼片和設置于正方形金屬貼片上的一金屬柱組成，所有金屬柱的位置不完全相同且關于電磁帶隙反射板兩條相互垂直的中心線對稱設置。

作為本發明的一種改進，所述相鄰的兩個電磁帶隙單元之間設有窄型縫隙。

作為本發明的一種改進，同軸饋電探針采用差分同軸饋電方式為貼片天線饋電，來實現較好的交叉極化抑制。

采用上述的微帶天線，貼片天線為矩形結構，印制于上層介質基板表面中心，其長為[0.1λ_g,0.75λ_g]，寬為[0.1λ_g,0.5λ_g]，其中λ_g為上層介質基板的介質有效波長。

采用上述的微帶天線，電磁帶隙單元的尺寸為[0.03λ,0.26λ]，窄型縫隙的寬度為[0.001λ,0.015λ]，金屬柱的半徑為[0.001λ,0.015λ]，金屬柱的位置為 [0.001λ,0.1λ]。

采用上述的微帶天線，上層介質基板和下層介質基板的介電常數ε_r均為 [2.2,10.2]，厚度H均為[0.01λ,0.1λ]，其中λ為自由空間波長。