[發明專利]一種加載電磁超材料的小型化雙頻帶圓極化天線

有效

• 申請號: 201710552686.9
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107196050B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 曹衛平;劉曉倩;李思敏;張惠敏
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q9/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發明公開一種加載電磁超材料的小型化雙頻帶圓極化天線，由第一層輻射層、第二層電磁超材料層、第三層地板層共同構成天線的輻射板；其中第二層的電磁超材料層改變了該層的相對介電常數和相對磁導率，使得輻射電磁波在該超材料介質中的波長減小，有利于減小天線尺寸，改變了阻抗特性，有利于拓展帶寬；此外，五面金屬背腔的加入可以有效屏蔽后向輻射和外界干擾，增強天線定向輻射方向性的要求；天線整體沒有外加匹配網絡，天線的尺寸僅為60mm，相對帶寬為11.7％；本發明具有雙頻帶、高增益、小型化、良好的定向輻射、饋電方式簡單等特點，能滿足彈載天線的探測要求，同時也滿足便攜式設計要求，還可以應用到其他的領域，并不僅限于導彈飛行器上。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體涉及一種加載電磁超材料的小型化雙頻帶圓極化天線。

背景技術

隨著電子科技的進步和電子通訊的高速發展，通信電子設備也朝著種類多樣化、功能全面化的方向發展。天線作為通信電子設備中最基本的部件之一，需要同時滿足多種嚴格的指標要求，如多頻段、小型化、高增益等。但是傳統的天線設計方法已經無法滿足現代通訊發展的需求。

隨著近年來電磁超材料技術的成熟，超材料與天線的結合也受了越來越廣泛的關注。在實際工程應用中，合理的設計電磁超材料單元結構，使其在工作頻帶內具有特殊的電磁特性，然后加載在天線上，實現天線輻射性能(多頻化、小型化、高增益)的改善。電磁超材料與天線的結合，突破了人們對傳統天線設計方法的認知，為天線的研究與設計開創了一條嶄新的道路。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有天線無法同時兼顧小型化、多頻化和高增益的問題，提供一種加載電磁超材料的小型化雙頻帶圓極化天線，以減小天線的尺寸，滿足系統對目標的探測要求。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種加載電磁超材料的小型化雙頻帶圓極化天線，主要由金屬背腔和天線輻射板組成；金屬背腔為上頂面開口的中空正方體，天線輻射板覆蓋在金屬背腔的上頂面；

天線輻射板由輻射層、電磁超材料層、地板層和饋電點組成；其中位于上層的輻射層、位于中層的電磁超材料層和位于下層的地板層自上而下相貼，且輻射層、電磁超材料層和地板層均為大小一致的方形；饋電點位于天線輻射板的中前部，即輻射層、電磁超材料層和地板層對應處均設有饋電點；

上述輻射層包括平面狀的輻射絕緣介質基板和印制于輻射絕緣介質基板上表面的輻射金屬貼片；輻射金屬貼片為方形開槽結構；即輻射金屬貼片由方形的金屬輻射片、以及開設在該方形的金屬輻射片上的2個凸字形槽、2個U形槽和2個方形槽組成；2個凸字形槽對稱地開設在方形的金屬輻射片的前后2條對邊的邊緣處，且這2個凸字形槽位于輻射金屬貼片的縱向中線上；2個U形槽相對地開設在方形的金屬輻射片的左右2條對邊的邊緣處，且這2個U形槽分別位于輻射金屬貼片的橫向中線的兩側；2個方形槽對稱地開設在方形的金屬輻射片的左右兩側，且這2個方形槽位于輻射金屬貼片的橫向中線上；

上述電磁超材料層包括平面狀的電磁超材料絕緣介質基板、印制于電磁超材料絕緣介質基板上表面的上電磁超材料金屬貼片和印制于電磁超材料絕緣介質基板下表面的下電磁超材料金屬貼片；上電磁超材料金屬貼片和下電磁超材料金屬貼片關于電磁超材料絕緣介質基板鏡像對稱設置，兩者均為星形放射結構；即上電磁超材料金屬貼片和下電磁超材料金屬貼片均由4條以上的長條狀的金屬臂組成，且上電磁超材料金屬貼片的金屬臂和下電磁超材料金屬貼片的金屬臂的數量相同；這些金屬臂關于上電磁超材料金屬貼片和下電磁超材料金屬貼片的中心呈放射狀設置；每條金屬臂上均設有金屬過孔，上電磁超材料金屬貼片上和下電磁超材料金屬貼片上的2條鏡像相對的金屬臂通過該條金屬過孔相互連通；

上述地板層包括平面狀的地板絕緣介質基板和印制于地板絕緣介質基板下表面的地板金屬貼片；地板金屬貼片為方形開縫結構；即地板金屬貼片由方形的金屬地板片、以及開設在方形的金屬地板片的中心處的2條交叉成十字形的縫隙組成；2條縫隙的延伸方向沿該方形的金屬地板片的對角線方向。