[發明專利]一種基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線

在審

• 申請號: 202010700941.1
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111987437A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 薛泉;陳東旭;車文荃;楊琬琛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q15/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，采用三層介質基板，由上而下疊放，包括第一層介質基板（8），第二層介質基板（6）和第三層介質基板（7）；

第一層介質基板（8）上表面印制有用于容性加載的金屬寄生貼片結構（9），所述金屬寄生貼片結構（9）包括若干個周期排列的金屬寄生貼片單元（10）；

第二層介質基板（6）上表面印制有超表面輻射結構（1），下表面印制有耦合縫隙（4）的金屬地板（3）；所述超表面結構（1）包括若干個獨立的超表面貼片單元（2）和單元間的縫隙（11）；

第三層介質基板（7）上表面與金屬地板（3）貼合，下表面印制有饋電網絡（5）。

2.根據權利要求1所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述金屬寄生貼片單元（10）沿著第二層介質基板上的超表面貼片單元（2）單元間的縫隙（11）進行放置，并與超表面貼片單元（2）、單元間的縫隙（11）在俯視角度上均有重疊，從而引入容性加載，使得第一層介質基板（8）、第二層介質基板（6）及第一層介質基板（8）和第二層介質基板（6）上的金屬結構構成雙層容性加載的超表面輻射結構（13）。

3.根據權利要求2所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，信號由饋電網絡（5）輸入，經金屬地板（3）上的耦合縫隙（4）耦合到雙層容性加載的超表面輻射結構（13），所述雙層容性加載的超表面輻射結構（13）將信號能量定向地向上輻射，從而實現具有寬帶、平穩高增益、低剖面特性的小型化超表面天線。

4.根據權利要求3所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，第二層介質基板（6）上表面印制的超表面結構（1）呈軸對稱或者非軸對稱設置。

5.根據權利要求4所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述超表面貼片單元（2）為金屬貼片，該金屬貼片的形狀包括但不局限于正方形；所述超表面貼片單元（2）為正方形超表面貼片單元或者切角型金屬貼片；

所述金屬寄生貼片單元（10）包括但不局限于正方形的金屬寄生貼片。

6.根據權利要求5所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述金屬寄生貼片單元（10）沿著極化方向放置，實現超表面結構的小型化；采用不同端口輸入模式的天線饋電結構，將金屬寄生貼片單元（10）沿著各輸入模式極化方向放置，能實現不同端口模式的超表面天線的小型化；單端口輸入能實現單極化超表面天線的小型化，雙端口輸入能實現雙極化超表面天線的小型化。

7.根據權利要求6所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述金屬地板（3）中心開有耦合縫隙（4），選取耦合縫隙（4）的激勵方式，用于耦合所述雙層容性加載的超表面輻射結構（13），使其將信號能量進行輻射。

8.根據權利要求7所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述耦合縫隙（4）的形狀包括但不局限于矩形、階梯狀矩形、梯形。

9.根據權利要求8所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述饋電網絡（5）包括微帶金屬片，用于耦合所述金屬地板（3）上的耦合縫隙（4）進行饋電，從而進一步使超表面輻射結構（13）將能量進行輻射；所述微帶金屬片的形狀包括但不局限于Y型、矩形、階梯狀矩形。

10.根據權利要求9所述的基于雙層容性加載的寬帶小型化超表面天線，其特征在于，所述金屬寄生貼片結構（9）的容性加載的方式包括對稱的金屬寄生貼片單元（10）加載、非對稱形式的金屬寄生貼片單元（10）或金屬寄生貼片單元（10）與金屬柱組合加載的形式以進一步實現小型化。