[發明專利]一種無線通信微波天線及其成型方法

在審

• 申請號: 202111239782.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113964513A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 甘峰源;楊雪雷;王博;周易;李偉;馬世乾;尚學軍;李楠;祖國強;王天昊
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;中國科學院上海微系統與信息技術研究所;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種無線通信微波天線及其成型方法，該無線通信微波天線為雙層結構，上層為金屬層，呈叉指式電容四重旋轉對稱結構，下層為介質層，上層金屬層疊放設置在下層為介質層上方；所述叉指式電容四重旋轉對稱結構的構建方法為：將叉指式曲折電容結構繞其首端以90°為間隔進行3次旋轉，形成了四重旋轉對稱結構；所述叉指式曲折電容結構的首端為金屬間隙凸出端，尾端為金屬間隙未凸出端。本發明有利于無線通信設備朝著小型化、集成化、易共形的方向發展。

技術領域

本發明屬于光電子學和電氣工程技術領域，涉及無線通信微波天線，尤其是一種超小型化的無線通信微波天線及其成型方法。

背景技術

隨著現代科學技術的發展，通信、計算機和傳感等信息技術的發展日新月異，信息技術已經成為推動社會經濟發展和進步的動力之一，無線通信技術作為信息技術的組成部分，在當今信息社會里扮演著舉足輕重的角色，而天線作為無線通信設備中發射和接收電磁波的前端部件，更是具有不可或缺的重要性和關鍵性，天線性能的優劣直接影響到無線通信系統性能的優劣。隨著無線通信技術、無線射頻識別等技術的飛速發展，越來越要求通信設備朝著小型化、集成化、易共形的方向發展，無線通信設備的體積不斷減小。因此，無線通信系統中天線可利用的空間隨之受到限制，天線小型化技術也成為研究者們熱衷于探索的問題。

目前，常用的天線小型化技術有：(1)加載技術。通常分為短路加載與阻抗加載兩類，其中短路加載存在天線小型化不明顯，工作帶寬變窄，易激發交叉極化等缺點，一般不被使用。阻抗加載通過終端加載電阻性負載來實現天線小型化，該方法在饋電點附近引入了電阻，使得天線自身諧振固有的感性被降低，這種情況下可以等效為容性得到了增加，天線的諧振頻率將往低頻方向產生移動，以此起到減小天線的物理尺寸的作用。然而阻抗加載在實現寬帶和小型化的同時，犧牲了天線的增益。(2)高介電常數基板。該方法的原理是天線的物理尺寸與介電常數的平方根之間呈反比關系增加介質基板的介電常數，就能達到減小天線尺寸的目的。采用陶瓷材料或高磁導率的介質，都可以使介質基板的介電常數增加。然而，這樣會在高頻時引起天線更多的表面波被激勵，損耗也將變大，從而導致天線的輻射效率大大降低。(3)利用超材料。指的是將超材料或者某些源自于超材料的結構應用于天線設計中的方法。它利用了超材料不同于普通材料的超常電磁特性，如負折射特性、表面波帶阻特性、透射波帶通或帶阻特性、同向反射特性以及吸收電磁波特性等，可以達到增加工作帶寬，實現阻抗匹配，提高天線增益，減小天線尺寸等目的。但是超材料一般是周期性陣列結構，其總體尺寸相較而言，還是無法實現整體天線的小型化。實現天線小型化的方法有很多，但在實際設計中，并不能一味地追求減小尺寸而忽略天線的其他性能，小型化天線的設計需要在天線尺寸、帶寬和增益等其他性能之間相互取舍。

因此，迫切需要尋找一種新原理、新技術為突破無線通信微波天線的超小型化難點提供一種可能的新方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理、小型化、集成化且易共形的無線通信微波天線及其成型方法。

本發明解決其現實問題是采取以下技術方案實現的：

一種無線通信微波天線，該無線通信微波天線為雙層結構，上層為金屬層，呈叉指式電容四重旋轉對稱結構，下層為介質層，上層金屬層疊放設置在下層為介質層上方。

而且，所述叉指式電容四重旋轉對稱結構的構建方法為：將叉指式曲折電容結構繞其首端以90°為間隔進行3次旋轉，形成四重旋轉對稱結構；所述叉指式曲折電容結構的首端為金屬間隙凸出端，尾端為金屬間隙未凸出端。