CN101320838A - 基于复合左右手传输线的超小型终端天线 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的元件，其中，微波介质基板为复合左右手材料；上表面元件包括N个上辐射贴片，N为≥1的自然数；下表面元件包括下地板和面积小于上辐射贴片的小型下连接地板，下地板与小型下连接地板通过下连接线连接；上辐射贴片与小型下连接地板通过短路针导通，上辐射贴片与小型下连接地板的数量相同或不同。优点是：本发明采用与下地板通过下连接线连接的小型下连接地板代替原来的一整块大地板，获得超小型移动终端天线；上表面元件进一步采用连接片的方式，增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合，提高天线的工作带宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其是一种基于复合左右手传输线技术的超小型移动终端天线。
背景技术
左手材料(Left-Handed Metamaterials)是近年来材料科学和物理学领域的研究热点之一。谈到左手材料，还得先从右手材料说起。在经典电动力学理论中，介电材料的电磁特性可由介电常数ε和磁导率μ两个宏观参数描述。自然界中物质的ε和μ都是正数，当电磁波穿越其中时，描述电磁波传播特征的三个物理量电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标一一对应的右手螺旋关系，这就是物理学中经典的“右手定则”。相应地，自然界中存在的符合“右手定则”的介电材料即为右手材料。而通过采用周期性的结构设计，人们可获得ε和μ都是负数的人造左手材料，电磁波穿越其中时，描述电磁波传播特征的三个物理量电场方向E、磁场方向H和电磁波的传播方向K构成与三维空间坐标一一对应的“左手螺旋”关系。此外，电磁波在左手材料中还呈现许多新颖的行为和特性，例如光的负折射、负切连科夫(Cerekov)效应和反多普勒(Doppler)效应等等。基于左手材料技术的左手传输线因寄生的右手效应仍存在，因而通常称为复合左右手传输线。本专利采用复合左右手传输线特有的零阶谐振模式研制新型移动终端小天线，在此工作态传输常数β为零，波长为无穷大，此时天线的工作频率不再取决于天线的几何尺寸，而只与构成左手物质传输线的电感与电容有关，因而天线可作的非常小。
Itoh等人在文献及其相关文献中介绍了基于复合左右手传输线技术的天线设计方法，采用此方法设计的天线其几何尺寸最小可降至二十分之一波长以下，美中不足的是采用这种Sievenpiper蘑菇状结构设计的天线，带宽很小(通常小于1％)难以满足多数实际应用场合的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于复合左右手传输线的超小型移动终端天线，满足多种场合的实际需求。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的元件，其中，
所述的微波介质基板为复合左右手材料；
所述的上表面元件包括N个上辐射贴片，N为≥1的自然数，如1、2、3、4、5、6……个；
所述的下表面元件包括下地板和面积小于上辐射贴片的小型下连接地板，下地板与小型下连接地板通过下连接线连接；
上辐射贴片与小型下连接地板通过短路针导通，其中，上辐射贴片与小型下连接地板的数量相同或不同，小型下连接地板的数量可以为1、2、3、4、5、6……个，上辐射贴片与小型下连接地板可以一一对应，也可以一个上辐射贴片对应二个或以上的小型下连接地板；
由所述上辐射贴片、下地板、短路针及连接线在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
在上述方案的基础上，提供一种天线结构，所述的上表面元件包括上地板、共面波导馈线和二个或二个以上上辐射贴片，共面波导馈线与相邻的上辐射贴片之间通过上连接线连接，相邻上辐射贴片间刻蚀有缝隙，上辐射贴片与小型下连接地板一一对应，相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
在上述方案的基础上，所述的上表面元件还包括上连接线前端的用于增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合的连接片，上连接线与上辐射贴片之间通过连接片与上辐射贴片之间刻蚀有缝隙进行电磁耦合。
采用小型下连接地板和增强耦合的连接片结合的结构方式，可以提高天线的工作带宽，使利用本结构的天线产品能够满足实际需求。
在上述方案的基础上，又提供一种天线结构，所述的上表面元件包括微带线、微带线前端的连接片和二个或二个以上上辐射贴片，微带线与上辐射贴片之间通过连接片与其相邻的上辐射贴片间刻蚀有的缝隙进行电磁耦合，其中，相邻上辐射贴片间刻蚀有缝隙，相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
在上述方案的基础上，再提供一种天线结构，所述的上表面元件包括上地板、共面波导馈线、上连接线、增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合的连接片和一个上辐射贴片，上地板与共面波导馈线之间刻蚀有槽，共面波导馈线与上连接线连接，上连接线与上辐射贴片之间通过连接片与上辐射贴片之间刻蚀的缝隙进行电磁耦合，在所述的下表面元件中，小型下连接板设有二个或二个以上，相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
在上述方案的基础上，所述的连接片与上辐射贴片等宽或非等宽。
所述的小型下连接板设于与之对应的上辐射贴片的正下方。
所述的小型下连接地板的面积不大于上辐射贴片面积的1/3。
进一步，小型下连接地板的面积不大于上辐射贴片面积的1/5。
进一步，小型下连接地板的面积不大于上辐射贴片面积的1/8。
进一步，小型下连接地板的面积不大于上辐射贴片面积的1/10。
本发明的有益效果是：
本发明通过对原Sievenpiper蘑菇状结构进行了改进，对于下表面元件，大大降低下地板的尺寸，采用与下地板通过下连接线连接的小型下连接地板代替原来的一整块大地板，获得了超小型移动终端天线；
对于上表面元件，进一步采用连接片的方式，增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合，共同作用，进一步提高了天线的工作带宽，从而满足多数天线应用场合对带宽的要求。
附图说明
图1为本发明实施例1超小型终端天线的结构示意图。
图2为本发明实施例1超小型终端天线的上表面元件结构示意图。
图3为本发明实施例1超小型终端天线的下表面元件结构示意图。
图4为本发明实施例2超小型终端天线的上表面元件结构示意图。
图5为本发明实施例2超小型终端天线的下表面元件结构示意图。
图6为本发明实施例2超小型终端天线的回波损耗/频率曲线图。
图7为本发明实施例3超小型终端天线的上表面元件结构示意图。
图8为本发明实施例3超小型终端天线的下表面元件结构示意图
图9为本发明实施例3超小型终端天线的回波损耗/频率曲线图。
图10为本发明实施例4超小型终端天线的上表面元件结构示意图。
图11为本发明实施例4超小型终端天线的下表面元件结构示意图。
附图中标号说明
10-微波介质板
20-上表面元件 21-上地板 22-共面波导馈线
23，23’-上辐射贴片 24-上连接线 25-连接片
20’-上表面元件 22’-微带线
23”，23”’-上辐射贴片 25’-连接片
30-下表面元件 31-下地板 32，32’-小型下连接地板
33-下连接线
40-槽 50-短路针 60-缝隙
具体实施方式
实施例1
请参阅图1为本发明实施例1超小型终端天线的结构示意图，图2为本发明实施例1超小型终端天线的上表面元件结构示意图和图3为本发明实施例1超小型终端天线的下表面元件结构示意图所示，一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板10，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的上表面元件20和下表面元件30，其中，
所述的上表面元件20包括上地板21、共面波导馈线22和二个上辐射贴片23、23’，上地板21与共面波导馈线22之间刻蚀有槽40，共面波导馈线22与上辐射贴片23之间通过上连接线24连接电磁耦合，二个上辐射贴片23、23’间刻蚀有缝隙60；
所述的下表面元件30包括下地板31和面积小于上辐射贴片23、23’的二个小型下连接地板32，32’，上辐射贴片23、23’与小型下连接地板32，32’一一对应，小型下连接板32，32’设于上辐射贴片23，23’的正下方；
下地板31与小型下连接地板32通过下连接线33连接，二个小型下连接地板32，32’之间也通过下连接线33连接，小型下连接地板32的面积不大于上辐射贴片23面积的1/3；
上辐射贴片23与小型下连接地板32通过短路针50导通，上辐射贴片23’与小型下连接地板32’也通过短路针50导通。
所述上表面元件20、下表面元件30、短路针50在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
实施例2
请参阅图4为本发明实施例2超小型终端天线的上表面元件结构示意图和图5为本发明实施例2超小型终端天线的下表面元件结构示意图所示，一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板10(图中未示)，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的上表面元件20和下表面元件30，其中，
所述的上表面元件20包括上地板21、共面波导馈线22、一个上辐射贴片23、上连接线24和上连接线24前端的连接片25，上地板21与共面波导馈线22之间刻蚀有槽40，共面波导馈线22与上连接线24相连，连接片25用于增强共面波导上连接线24与上辐射贴片23电磁耦合，连接片25与上辐射贴片23等宽，连接片25与上辐射贴片23之间刻蚀有缝隙60，上连接线24与上辐射贴片23之间通过连接片25与上辐射贴片23之间刻蚀有缝隙60进行电磁耦合；
所述的下表面元件30包括下地板31和一个面积小于上辐射贴片23的小型下连接地板32，小型下连接板32设于上辐射贴片23的正下方，下地板31与小型下连接地板32通过下连接线33连接，小型下连接地板32的面积不大于上辐射贴片23面积的1/3；
上辐射贴片23与小型下连接地板32通过短路针50导通。
所述上表面元件20、下表面元件30、短路针50在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
实施例3
请参阅图7为本发明实施例3超小型终端天线的上表面元件结构示意图和图8为本发明实施例3超小型终端天线的下表面元件结构示意图所示，一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板10，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的上表面元件20和下表面元件30，其中，
所述的上表面元件20包括上地板21、共面波导馈线22、一个上辐射贴片23、上连接线24和上连接线24前端的连接片25，上地板21与共面波导馈线22之间刻蚀有槽40，共面波导馈线22与上连接线24相连，连接片25用于增强共面波导上连接线24与上辐射贴片23电磁耦合，连接片25与上辐射贴片23等宽，连接片25与上辐射贴片23之间刻蚀有缝隙60，上连接线24与上辐射贴片23之间通过连接片25与上辐射贴片23之间刻蚀有缝隙60进行电磁耦合；
所述的下表面元件30包括下地板31和面积小于上辐射贴片23的二个小型下连接地板32，32’，下地板31与小型下连接地板32通过下连接线33连接，二个小型下连接地板32，32’之间也通过下连接线33连接，小型下连接地板32的面积不大于上辐射贴片23面积的1/3；
上辐射贴片23与小型下连接地板32，32’分别通过短路针50导通。
所述上表面元件20、下表面元件30、短路针50在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
请参阅图6为本发明实施例2超小型终端天线的回波损耗/频率曲线图和图9为本发明实施例3超小型终端天线的回波损耗/频率曲线图所示，从图6及图9可见，所示实施例在-10dB频率带宽可达10％以上，可满足多数实用通信频率要求。
实施例4
请参阅图9为本发明实施例4超小型终端天线的结构示意图和图10为图9的上、下表面元件分解结构示意图所示，图10中A为上表面元件，B为下表面元件，一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板10，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的上表面元件20’和下表面元件30，其中，
所述的上表面元件20’包括微带线21’、微带线21’前端的连接片25’和二个上辐射贴片23”，23”’，连接片25’与上辐射贴片23”等宽，该连接片25与其相邻的上辐射贴片23”间刻蚀有缝隙60，相邻上辐射贴片23”，23”’间刻蚀有缝隙60，微带线21’与上辐射贴片23”之间通过连接片25’与其相邻的上辐射贴片23”间刻蚀有的缝隙60进行电磁耦合；
所述的下表面元件30包括下地板31和面积小于上辐射贴片23”，23”’的二个小型下连接地板32，32’，上辐射贴片23”，23”’与小型下连接地板32，32’一一对应，小型下连接板32，32’设于上辐射贴片23”，23”’的正下方；
下地板31与小型下连接地板32通过下连接线33连接，二个小型下连接地板32，32’之间也通过下连接线33连接，小型下连接地板32，32’的面积之和不大于上辐射贴片23面积的1/3；
上辐射贴片23”，23”’与小型下连接地板32，32’分别通过短路针50导通。
所述上表面元件20、下表面元件30、短路针50在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
Claims (8)
1、一种基于复合左右手传输线的超小型终端天线，包括一覆铜箔的微波介质基板，通过刻蚀铜箔在该微波介质基板上、下表面形成的元件，其特征在于：
所述的微波介质基板为复合左右手材料；
所述的上表面元件包括N个上辐射贴片，N为≥1的自然数；
所述的下表面元件包括下地板和面积小于上辐射贴片的小型下连接地板，下地板与小型下连接地板通过下连接线连接；
上辐射贴片与小型下连接地板通过短路针导通，其中，上辐射贴片与小型下连接地板的数量相同或不同；
由所述上表面元件、下表面元件、短路针在微波介质基板上构成复合左右手传输线。
2、根据权利要求1所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的上表面元件包括上地板、共面波导馈线和二个或二个以上上辐射贴片，共面波导馈线与相邻的上辐射贴片之间通过上连接线连接，相邻上辐射贴片间刻蚀有缝隙，上辐射贴片与小型下连接地板一一对应，相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
3、根据权利要求2所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的上表面元件还包括上连接线前端的用于增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合的连接片，上连接线与上辐射贴片之间通过连接片与上辐射贴片之间刻蚀有缝隙进行电磁耦合。
4、根据权利要求1所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的上表面元件包括微带线、微带线前端的连接片和二个或二个以上上辐射贴片，微带线与上辐射贴片之间通过连接片与其相邻的上辐射贴片间刻蚀有的缝隙进行电磁耦合，其中，相邻上辐射贴片间刻蚀有缝隙；相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
5、根据权利要求1所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的上表面元件包括上地板、共面波导馈线、上连接线、增强共面波导上连接线与上辐射贴片电磁耦合的连接片和一个上辐射贴片，上地板与共面波导馈线之间刻蚀有槽，共面波导馈线与上连接线连接，上连接线与上辐射贴片之间通过连接片与上辐射贴片之间刻蚀的缝隙进行电磁耦合，在所述的下表面元件中，小型下连接板设有二个或二个以上，相邻小型下连接板之间通过下连接线连接，通过短路针与上辐射贴片导通。
6、根据权利要求3至5之一所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的连接片与上辐射贴片等宽或非等宽。
7、根据权利要求1至4之一所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的小型下连接板设于与之对应的上辐射贴片的正下方。
8、根据权利要求1所述的基于复合左右手传输线的超小型终端天线，其特征在于：所述的小型下连接地板的面积不大于上辐射贴片面积的1/3。
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| CNA2008100407154A CN101320838A (zh) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | 基于复合左右手传输线的超小型终端天线 |
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Publications (1)
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| CN101320838A true CN101320838A (zh) | 2008-12-10 |
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2008
- 2008-07-17 CN CNA2008100407154A patent/CN101320838A/zh active Pending
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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