[發明專利]一種五頻段復用的人工磁導體反射板

有效

• 申請號: 201710533825.3
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107394412B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 桑磊;盧保軍;周豪;劉剛;曹銳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明涉及一種五頻段復用的人工磁導體反射板。人工磁導體反射板為矩形的電容?電感?電容的三明治結構，應用于3?7GHz無線通訊；由尺寸、形狀相同的三層金屬層、三層介質層和接地金屬層構成；三層介質層和接地金屬層依次排列，三層介質層分別設于依次排列三層金屬層和接地金屬之間；三明治結構的中部設有貫通三層金屬層、三層介質層和接地金屬層的饋電與固定通孔；其中第一金屬層和第三金屬層上分別設有相同圖形的諧振縫隙，分別形成電容性等效電路；第二金屬層上設有螺旋微帶線，形成電感性等效電路。人工磁導體反射板形成五頻段諧振效應，使得在需要的頻段內，人工磁導體的反射波的相位在±90^o之間，入射波能量吸收大于40%，產生五頻段磁壁效應。

技術領域

本發明屬于微波超材料人工磁導體領域，具體涉及多頻段復用的微波超材料人工磁導體反射板設計。

背景技術

近年來，隨著新型電磁材料的發展，人工磁導體結構的研究及應用已經成為當前微波領域的熱點之一。人工磁導體是一種近似實現理想磁導體性能的新型的人工電磁材料，具有對平面波的同相位反射的特性。常見的結構主要有Mushroom結構、UC-EBG結構、方形貼片結構、耶路撒冷結構等，其中方形貼片結構為經典結構。人工磁導體除了具有對平面波的同相位反射特性以外，還具有在一定頻帶阻止電磁波通過的阻帶特性，因此，這兩種結構又被稱之為電磁帶隙結構。人工磁導體可以用于提高天線及射頻部件的整體性能。因此，開展人工磁導體的研究具有極高的學術價值及應用價值。

利用人工磁導體對平面波的同相反射特性，將其應用于天線尤其是微帶天線及天線陣列的設計中，可以有效改善天線性能、降低背瓣輻射、提高天線帶寬、提高天線增益及效率。但是人工磁導體的主要工作機理是利用單元耦合來產生電磁帶隙，形成類似磁壁的特性。

目前的人工磁導體反射板設計方法主要集中在平面諧振單元的形狀設計，通過不同的平面單元形成不同頻段的諧振，但是，平面形狀的組合只能形成較少的諧振頻點，通常不會超過3個，并且，如果想達到2個或3個，平面金屬諧振單元的結構形式會比較復雜，會增加加工誤差的影響。而目前的立體人工磁導體反射板的主要設計方法是在反射板的Z向增加立體柱狀或孔狀結構，通過控制通孔直徑和高度來形成不同的諧振效應，雖然在立體方向增加了諧振變化，但是會給加工造成非常大的困難，并且難以控制加工精度，廢品率會大大提高。

發明內容

為了實現在多個獨立頻段均具有磁壁的等效效應，且應用于多頻段天線尤其是多頻段微帶天線的反射板或其他需要進行電磁波同相疊加的電磁環境，本發明提供一種五頻段復用人工磁導體反射板。

一種五頻段復用的人工磁導體反射板為矩形的電容-電感-電容的三明治結構，應用于3-7GHz無線通訊中的任一5個功能頻段；

人工磁導體反射板由尺寸、形狀相同的三層金屬層、三層介質層和接地金屬層構成；所述三層介質層和接地金屬層依次排列，所述三層介質層分別設于依次排列三層金屬層和接地金屬之間；所述三明治結構的中部設有貫通三層金屬層、三層介質層和接地金屬層的饋電與固定通孔；

其中第一金屬層和第三金屬層上分別設有相同圖形的諧振縫隙，分別形成電容性等效電路；第二金屬層上設有螺旋微帶線，形成電感性等效電路；

所述人工磁導體反射板形成五頻段諧振效應，使得在需要的頻段內，人工磁導體的反射波的相位在±90^o之間，入射波能量吸收大于40%，產生五頻段磁壁效應。

進一步限定的技術方案如下：

所述第一金屬層的一側面外周邊緣上設有一圈封閉的外周諧振縫隙13；

以饋電與固定通孔8為中心的第一金屬層的一側面上設有大十字形的四條十字諧振縫隙12，且每條十字諧振縫隙12的外端分別連通著外周諧振縫隙13；