[實用新型]基于非諧振式超界面的高增益對數周期天線

有效

• 申請號: 201920727246.7
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN209913029U
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 黃家維;翟國華;王茜;謝仁盛;丁軍
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q9/16;H01Q19/06;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 31215 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本實用新型公開了一種基于非諧振式超界面的高增益對數周期天線，包括Rogers RT5880介質基板、上層金屬層、下層金屬層及金屬半圓環；本實用新型在Rogers RT5880介質基板的正反兩面刻蝕兩層金屬貼片，使兩層的偶極子陣列呈鏡像對稱排列，且每層的偶極子陣列都由傾斜饋線相連接。饋電方式為基片集成波導饋電。非諧振式超界面由金屬半圓環貼片組成，在27?40GHz工作頻段內可等效成折射率恒為1.5的梯度透鏡，將其設置在對稱排列的偶極子中間時，天線的低頻帶增益得到顯著提高，縮小了與高頻帶增益的差量；將其加載在偶極子的上方時，天線增益在整個工作頻段內均得到了提高。將前兩種排布方式相結合，該超界面對數周期天線的增益提高了1?4dB，且低頻段與高頻段的增益值分布更均勻，增益浮動量由5.3dB降低至3.4dB,使其在無線通訊系統中具有較強的應用價值。

技術領域

本實用新型涉及通訊設備技術領域，尤其是一種基于非諧振式超界面的高增益對數周期天線。

背景技術

寬頻帶定向性天線是無線通信前端系統中的重要器件，隨著時代的需求而不斷地發展和改進。寬頻帶天線也被稱為非頻變天線，即該類天線在特定較寬的頻率范圍內，其重要特性，包括方向圖、極化、阻抗等保持不變。對數周期偶極子陣列天線就是廣泛應用的非頻變天線的一種，自二十世紀六十年代被提出以來便得到了廣泛的關注。由于傳統的對數周期天線方向性低且尺寸較大，因此如何提高天線增益并減小尺寸成為對數周期天線的研究重點。而提高天線增益最普遍的方法是構建陣列，但是該方法毫無疑問將會增大天線的體積，使得設計變得復雜并提升了制作成本。

最近幾年超界面由于其奇異的電磁性質而被廣泛應用于微波器件和天線中。其中零折射率材料在改善天線增益方面有著突出的作用，被大量應用于貼片天線以及定向性天線中。存在的問題是，零折射率結構基于材料的諧振特性，損耗較大，且色散強，限制了其在通信領域中的應用。如何在超界面結構通過遠離諧振點方式，產生非諧振響應，從而避免損耗大的問題，因此非諧振超界面的研究將顯得十分必要。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供的一種基于非諧振式超界面的高增益對數周期天線，本實用新型采用在Rogers RT5880介質基板的正反兩面分別刻蝕上層金屬層及下層金屬層，在上層金屬層及下層金屬層上設置偶極子陣列，且偶極子陣列沿中軸反對稱設置，采用將數件金屬半圓環按M行N列排列構成非諧振超界面，非諧振超界面分別刻蝕在Rogers RT5880介質基板的正反兩面的偶極子陣列的周邊，兩面的非諧振超界面沿中軸反對稱設置；本實用新型有效的提高了寬頻帶天線的增益，并減小了整個頻帶上的增益差量，有利于該定向天線在無線通信中的應用。而且該結構可直接刻蝕在天線的基板上，沒有帶來任何加工負擔，也無需增大天線的體積，實現了高增益天線的小型化。

實現本實用新型目的的具體技術方案是：

一種基于非諧振式超界面的高增益對數周期天線，其特點包括Rogers RT5880介質基板、上層金屬層、下層金屬層及金屬半圓環；

所述上層金屬層由一條傾斜饋線與一塊矩形基片構成，傾斜饋線上設有數條水平偶極子構成偶極子陣列，矩形基片上設有中軸，沿中軸線在矩形基片上方設有第一梯形微帶線、下方設有第二梯形微帶線及延伸微帶線，傾斜饋線的底部與矩形基片的第一梯形微帶線連接；

所述下層金屬層與上層金屬層的傾斜饋線及數條水平偶極子相同設置，下層金屬層與上層金屬層矩形基片上的第一梯形微帶線相同設置；

所述上層金屬層及下層金屬層分別刻蝕在Rogers RT5880介質基板的正反兩面，且上層金屬層及下層金屬層沿中軸反對稱設置；

所述金屬半圓環為數件，按M行N列排列構成非諧振超界面，非諧振超界面設置在偶極子陣列的周邊，并分別刻蝕在Rogers RT5880介質基板的正反兩面，非諧振超界面沿中軸反對稱設置；