[發明專利]一種基于介質貼片的超表面寬帶天線

有效

• 申請號: 201910581992.4
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110459864B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 施金;吳昊;陳燕云;徐凱;王磊;楊永杰
• 申請（專利權）人: 南通大學;南通先進通信技術研究院有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明公開了一種基于介質貼片的超表面寬帶天線，包括頂層天線輻射體、第二層金屬結構、底層金屬結構，各層結構之間設置介質層。頂層天線輻射體包括位于中央的第一矩形介質貼片，對稱分布在第一矩形介質貼片兩側的第二矩形介質貼片，以及對稱分布在每個第二矩形介質貼片外側的條形介質貼片，第一矩形介質貼片與第二矩形介質貼片的尺寸不同。第二層金屬結構是加載對稱條狀雙槽的金屬地；底層金屬結構是天線的饋線。相較于介質諧振器天線，具有較低的剖面以及易于平面化與集成化；相較于已報道的介質貼片天線，具有更寬的工作帶寬。

技術領域

本發明涉及各種微波通信領域，尤其涉及一種基于介質貼片的超表面寬帶天線。

背景技術

介質天線作為一種新型天線，具有輻射效率高、損耗小、設計靈活性高等特點。目前已有的介質天線按其輻射結構可分為兩類，一類是介質諧振器天線，另一類是介質貼片天線。介質諧振器天線由于其工作模式主要集中在介質內部，通常具有較高的介質厚度，不易于天線平面化及系統集成化。而介質貼片天線厚度較薄，更易于實現天線平面化及集成化。傳統的介質貼片天線帶寬較窄，通過采用寄生單元、H型耦合槽、超表面結構等可以增加天線帶寬，其中介質貼片型超表面天線的帶寬可達39％。為了進一步提升帶寬，有必要提出新型的基于介質貼片的超表面天線。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種基于介質貼片的超表面寬帶天線，進一步提升帶寬。

技術方案：一種基于介質貼片的超表面寬帶天線，包括頂層天線輻射體、第二層金屬結構、底層金屬結構，各層結構之間設置介質層；所述頂層天線輻射體包括位于中央的第一矩形介質貼片，對稱分布在所述第一矩形介質貼片兩側的第二矩形介質貼片，以及對稱分布在每個所述第二矩形介質貼片外側的條形介質貼片，所述第一矩形介質貼片與所述第二矩形介質貼片的尺寸不同，所述條形介質貼片的長度方向與所述第一矩形介質貼片和第二矩形介質貼片的中心連線平行；所述第二層金屬結構是加載對稱條狀雙槽的金屬地；所述底層金屬結構是天線的饋線。

進一步的，底層金屬結構是一分二路階梯型微帶條帶。

進一步的，所述條狀雙槽沿槽的長度方向在第二層金屬結構的中央位置處呈一字型對稱排列，并與所述第一矩形介質貼片和第二矩形介質貼片的中心連線平行。

有益效果：本發明的基于介質貼片的超表面寬帶天線，矩形介質貼片與條形介質貼片組成的超表面作為天線輻射體，通過槽耦合的饋電方式，獲得寬帶天線響應。具體優點有：

(1)矩形介質貼片與條形介質貼片組成的超表面作為天線輻射體形成多個輻射模式，并結合槽耦合的饋電方式，獲得寬帶天線響應。

(2)條形介質貼片設置于矩形介質貼片外側，并整體沿中心對稱，保證方向圖的對稱性。

(3)采用一分二路階梯型微帶條帶作為天線的饋線，并通過對稱的條狀雙槽對介質超表面輻射體進行饋電，保證天線的多個模式被有效激勵，獲得天線的寬帶特性。

附圖說明

圖1為基于介質貼片的超表面寬帶天線的剖面圖；

圖2為基于介質貼片的超表面寬帶天線的頂層結構圖；

圖3為基于介質貼片的超表面寬帶天線的第二層金屬結構圖；

圖4為基于介質貼片的超表面寬帶天線的底層金屬結構圖；

圖5為基于介質貼片的超表面寬帶天線的仿真匹配和增益曲線圖；

圖6為基于介質貼片的超表面寬帶天線的仿真5.5GHz輻射方向圖；

圖7為基于介質貼片的超表面寬帶天線的仿真9GHz輻射方向圖；

圖8為基于介質貼片的超表面寬帶天線的仿真12.5GHz輻射方向圖。

具體實施方式