[發明專利]加載超材料單元的雙頻單極子天線

在審

• 申請號: 202111154744.5
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113889770A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 顧長飛
• 申請（專利權）人: 深圳市飛宇信電子有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q1/38;H01Q9/04
• 代理公司: 鄭州卓豫德鑫知識產權代理事務所(普通合伙) 41201
• 代理人: 盧磊

本發明公開了一種加載超材料單元的雙頻單極子天線，包括一個矩形輻射貼片和一個接地板組成的單極子天線、四個按照一定間距排列的加載在天線底部的超材料單元。本發明設計了一個加載有超材料實現雙頻功能的應用于3.4GHz和6.2GHz兩個頻段的天線，超材料結構有著結構簡單，易于與傳統天線相結合的特點，相比于通過開槽、增加枝節等傳統方法來實現天線的多頻，加載超材料單元實現天線多頻更為簡單，易于實現。在原始單極子天線的中心頻點為3.4GHz基礎之上，為了實現天線可以在雙頻段下工作，故在該單極子天線的底部位置加載四個超材料單元，通過超材料耦合電流形成了另外一個高頻頻點，高頻頻點諧振于6.2GHz，從而實現了天線在雙頻下工作。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及一種應用于3.4GHz頻段和6.2GHz兩個頻段的加載超材料單元的雙頻單極子天線。

背景技術

天線的多頻研究是微波通信領域的一個重要的研究分支，多頻是指天線可以工作在兩個或兩個以上的不連續的頻段范圍內。隨著現代通信技術的發展以及移動通信的普及，人們對于天線的要求變得越來越高，工作在單個頻段的天線已經不能很好的滿足人們的需求了，此時多頻技術的研究便應運而生。

對于天線實現多頻段而言，傳統方法是在天線上通過開槽、增加枝節來實現天線的多頻。但是某些情況下，通過開槽或者增加枝節的方式可能會使得天線結構變得復雜，超材料結構有著結構簡單，易與傳統天線結合的特點，為傳統天線增加額外頻帶提供了新的方向。本發明通過將超材料結構單元和單極子貼片天線相結合，設計了一款基于超材料的雙頻天線，從而可以很好地滿足天線在雙頻段工作的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的實現天線多頻工作的方法的缺點與不足，提供一種加載超材料的單極子天線，對于天線實現多頻段而言，傳統方法是在天線上通過開槽、增加枝節來實現天線的多頻。但是某些情況下，通過開槽或者增加枝節的方式可能會使得天線結構變得復雜，超材料結構有著結構簡單，易與傳統天線結合的特點，為傳統天線增加額外頻帶提供了新的方向。在原始單極子天線實現一個頻點工作的基礎上，通過加載超材料再產生一個高頻工作點，使得天線能夠在兩個頻段工作，結構簡單，易于與傳統天線結合。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：加載超材料的單極子天線，包括一個矩形輻射貼片、四個按照一定間距排布的超材料單元以及接地板，所述的矩形輻射貼片印刷在介質基板的上表面，四個超材料單元和接地板分別都印刷在介質基板的下表面。

優先的，所述加載超材料的單極子天線，印刷在介質基板上表面的矩形輻射貼片，以介質基板上表面左邊緣起始往Y軸方向延伸，平行于Y軸，與接地板和介質基板構成原始單極子天線。

優選的，所述加載超材料的單極子天線，介質基板下表面左邊起始覆蓋有金屬的反射接地板，在距離接地板右邊一定距離印刷個四個按照一定間距排布的超材料輻射單元。每個輻射單元是開環三角形環狀結構，總長度是二分之一的工作波長，具有良好的阻抗匹配效果。

優選的，所述加載超材料的單極子天線，每一個印刷的超材料單元都是結構為開口三角環諧振環的金屬貼片，能實現超材料的功能，該結構在其諧振頻率左右的范圍內等效磁導率實部為負值，而等效介電常數實部為正值，故所設計的單元是磁單負超材料(MNC)。

具體的，所述加載超材料的單極子天線，由介質基板上表面印刷的矩形輻射貼片和介質基板下表面覆蓋的金屬接地板共同構成的單極子天線產生一個低頻諧振點。

更進一步的，所述加載超材料的單極子天線，在原有單極子天線的基礎上在介質基板的下表面的距離接地板右側一定距離印刷四個按照一定間距排布四個超材料單元，四個超材料單元又產生一個高頻諧振點，從而實現了天線的雙頻工作。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：