[發(fā)明專利]基于人工小型化超材料結(jié)構(gòu)雙頻段陷波超寬帶天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810575083.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108767465B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫亞秀;錢軍竹;王建麗;張銘;林蒙;宋文良;梁非
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供的是一種基于人工小型化超材料結(jié)構(gòu)雙頻段陷波超寬帶天線。包括超寬帶天線，超寬帶天線正面的上半部分為覆銅區(qū)、下半部分為裸露區(qū)，正面覆銅區(qū)中部有一凹形裸露區(qū)、底邊中間帶有饋線，正面覆銅區(qū)的底邊呈弧形，超寬帶天線背面的下半部分為覆銅區(qū)、上半部分為裸露區(qū)，背面覆銅區(qū)的上邊呈弧形，背面覆銅區(qū)的上邊中間有一裸露槽，超寬帶天線的下部有兩個(gè)人工超材料結(jié)構(gòu)，兩個(gè)人工超材料結(jié)構(gòu)分布于饋線的兩側(cè)，人工超材料結(jié)構(gòu)的正面為下邊開(kāi)口的方形覆銅框、背面為上邊開(kāi)口的方形裸露框、并且開(kāi)口處均有向內(nèi)的轉(zhuǎn)折段。本發(fā)明能夠滿足在WLAN中5.15GHz–5.35GHz和5.725GHz–5.825GHz下的陷波。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種雙頻段陷波超寬帶天線。

背景技術(shù)

1996年至1999年，J.B.Pendry等人構(gòu)造了由細(xì)金屬棒和金屬諧振環(huán)組成的人工超材料，驗(yàn)證了人工超材料同時(shí)具有負(fù)介電常數(shù)(ε)、負(fù)磁導(dǎo)率(μ)的特性。2000年，R.A.Shelby等人首次構(gòu)造出左手材料，使左手材料結(jié)構(gòu)引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。目前，人工超材料廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如微波電路、天線設(shè)計(jì)等。

基于SRR(開(kāi)口諧振環(huán))的人工超材料和超寬帶天線的結(jié)合種類多種多樣，實(shí)現(xiàn)的功能也各有不同。例如2014年JawardYaseen設(shè)計(jì)的超寬帶陷波天線利用的是方形SRR諧振環(huán)實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)的兩個(gè)方形SRR放置在天線饋線下方以實(shí)現(xiàn)陷波；2016年AbdolmehdiDadgarpour設(shè)計(jì)的新型的圓SRR結(jié)構(gòu)成功實(shí)現(xiàn)了天線高增益，利用的是人工超材料的零折射率特性；2016年Ali KaramiHorestani設(shè)計(jì)的可調(diào)諧S型分裂環(huán)諧振器是以S型SRR為基礎(chǔ)，加入變?nèi)荻O管成功實(shí)現(xiàn)了人工超材料中心頻率可調(diào)。他們研究的共同點(diǎn)就是模型是以傳統(tǒng)的開(kāi)口諧振環(huán)為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，但是對(duì)于人工超材料結(jié)構(gòu)的小型化問(wèn)題還沒(méi)有合適的模型來(lái)解決。

綜上所述，現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)告對(duì)人工超材料結(jié)構(gòu)的小型化問(wèn)題還沒(méi)有深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)良能實(shí)現(xiàn)雙頻段陷波的基于人工小型化超材料結(jié)構(gòu)雙頻段陷波超寬帶天線。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：超寬帶天線正面的上半部分為正面覆銅區(qū)、下半部分為正面裸露區(qū)，正面覆銅區(qū)中部有一凹形裸露區(qū)、底邊中間帶有饋線，正面覆銅區(qū)的底邊呈弧形，超寬帶天線背面的下半部分為背面覆銅區(qū)、上半部分為背面裸露區(qū)，背面覆銅區(qū)的上邊呈弧形，背面覆銅區(qū)的上邊中間有一裸露槽，超寬帶天線的下部有兩個(gè)人工超材料結(jié)構(gòu)，兩個(gè)人工超材料結(jié)構(gòu)分布于饋線的兩側(cè)，所述人工超材料結(jié)構(gòu)的正面為下邊開(kāi)口的方形覆銅框、背面為上邊開(kāi)口的方形裸露框、并且開(kāi)口處均有向內(nèi)的轉(zhuǎn)折段。

兩個(gè)人工超材料結(jié)構(gòu)的尺寸不相等。

本發(fā)明針對(duì)超寬帶天線的頻段存在某些窄帶導(dǎo)致信號(hào)干擾的問(wèn)題，本發(fā)明提出了對(duì)于實(shí)現(xiàn)在WLAN下的雙頻段陷波的超寬帶天線。本發(fā)明的特點(diǎn)包括：

(1)利用巴比涅原理，一個(gè)平面金屬結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)如下方式獲得：將原結(jié)構(gòu)中的金屬部分用縫隙替代，而原結(jié)構(gòu)中的縫隙用金屬替代。將傳統(tǒng)的SRR結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用巴比涅原理建立互補(bǔ)結(jié)構(gòu)CSRR結(jié)構(gòu)單元，將SRR和對(duì)應(yīng)的CSRR結(jié)合，建立新型人工超材料模型，獲得其中心頻率。

(2)根據(jù)(1)中模型，將建立的新型人工超材料保證在相同尺寸的情況下降低中心頻率實(shí)現(xiàn)小型化的效果。

(3)根據(jù)(2)中模型，仿真新型人工超材料，并提取對(duì)應(yīng)的中心頻率使得滿足WLAN中5.15GHz-5.35GHz和5.725GHz-5.825GHz兩個(gè)頻段，并計(jì)算出折射率、阻抗、有效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。

本發(fā)明建立并優(yōu)化超寬帶天線，實(shí)現(xiàn)頻帶為3GHz～11GHz下的寬頻段。仿真天線的增益圖、VSWR圖。