CN103427159A

CN103427159A - 一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线

Info

Publication number: CN103427159A
Application number: CN2013103516671A
Authority: CN
Inventors: 孙宇新; 朱志盼; 王纪俊
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: CN103427159B

Abstract

本发明公开了一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，该复合贴片天线包括四层介质基板、金属接地板、复合金属辐射片、微带馈线、圆形金属谐振环、方形金属谐振环、螺旋金属线、“工”形金属谐振环、金属条和矩形框金属接地板。本发明在某一频率附近，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线对电磁能量的局域化程度有了明显的提高，导致天线增益明显增大，并表现为较低的回波损耗，较好地改善了天线的性能，可广泛应用于移动通信、卫星通信以及航空航天等领域。

Description

一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线

技术领域

本发明涉及一种贴片天线，特别是一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线。

背景技术

1987年，E. Yablonovitch和 S. John首先提出光子晶体的概念，光子晶体是指折射率在空间呈周期性分布的结构，电磁波在该晶体内部传输的特性类似于电子在半导体晶体中的运动特性，当电磁波入射光子晶体时，在某一频率范围可以禁止电磁波传播，该频率范围称为频率禁带，简称为禁带。这一特性使得光子晶体已被广泛应用到微波电路、天线等许多方面。

光子晶体可以分为简单晶格结构光子晶体与复式晶格结构光子晶体。复式晶格光子晶体由两个或两个以上的简单晶格交叉构成，破坏了空间对称性，光子能带简并被消除，因而相对简单结构光子晶体，具有较宽的完全带光子带隙。

左手材料(LHM)是一种新型周期结构的人工电磁媒质，其介电常数和磁导率同时为负，当电磁波在这种双负介质材料中传播时，波传播的电矢量、磁矢量和波矢量三者满足左手定则。早在1968年，V. G. Veselageo就从理论上研究了LHM中的反常电磁现象。2000年，Smith等人在微波波段首次用特殊微结构周期排列的复合介质得到左手材料。左手材料具有很多奇特的光学与电磁学特性，如逆Doppler效应、逆Cherenkov辐射和反常折射现象等，这些特性使得左手材料在光与电磁波领域具有重要应用价值。

本发明通过对一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线体系的研究，得到对应的性能参数，运用NRW方法算出这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线等效折射率。并通过得到的天线性能参数，对这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的性能进行分析与研究。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种在某频率范围内，加强了电磁波共振强度，提高了电磁能量的局域化程度，从而降低天线的回波损耗，增大了增益的多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和矩形框金属接地板为形状、大小相同的矩形并依次叠加重合，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出复合贴片天线，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出宽金属条、螺旋金属线和“工”形金属谐振环，所述的第一层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出细金属条，所述的第四层介质基板的反面采用电路板刻蚀技术刻蚀出金属接地板和金属条，所述的复合贴片天线包括方框形金属辐射片、矩形金属辐射片和微带馈线，所述的方框形金属辐射片和矩形金属辐射片通过微带馈线相连，所述的复合贴片天线固定在第一层介质基板的正面，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上,所述的方框形金属辐射片左右两内侧设有两根宽金属条，所述的第一层介质基板的左右两外边缘设有两根细金属条，所述的第二层介质基板与第四层介质基板结构相同，正面都分别设有两根宽金属条和周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上的螺旋金属线与“工”形金属谐振环，所述的宽金属条分别被设在第二介质基板和第四介质基板的左右两边缘，所述的第三层介质基板正面设有圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的两根宽金属条被设在第三层介质基板的左右两边缘，所述的第四层介质基板的反面设有矩形框金属接地板，所述的矩形框接地板的框内设有四根等间距平行排列的金属条，所述的微带馈线通过金属导线与激励源的一端相连，所述激励源的另一端与矩形框金属接地板相连，所述的激励源通过微带馈线给复合金属辐射片馈电。

所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板的长和宽都为360mm，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的相对介电常数均为10、厚度均为3mm，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的相对介电常数均为2、厚度均为2mm，所述方框形金属辐射片外框外边长L₂=342mm、宽D₂=5mm，所述方框形金属辐射片外框距第一层介质基板内边缘D₃=9mm，所述的矩形金属辐射片的长L₃=20mm、宽H₃=60mm，所述的矩形金属辐射片通过微带线与方框形金属辐射片相连，所述的圆形金属谐振环、方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，形成正六边形复式晶格结构，最下排的圆形金属谐振环的中心距第一层介质基板下边缘距离D₄=37.5mm，最上排的方形金属谐振环的中心距第一层介质基板上边缘距离D₅=37.5mm，左右两侧的圆形金属谐振环或方形金属谐振环的中心距第一层介质基板边缘距离相等，为D₆=52mm，所述的方框形金属辐射片方框内左右两侧贴有两根长L₄=15mm，宽H₄=320mm的宽金属条，所述的宽金属条的中心距第一层介质基板边缘距离D₇=19mm，所述的两个长H₁=360mm ，宽L₅=6mm 的细金属条设在第一层介质基板边缘，所述的圆形金属谐振环的线宽D₈=2.5mm，所述的圆形金属谐振环内外两环的相邻线间隔D₉=2.5mm，内径R₁=3.5mm，外径R₂=11mm，所述的方形金属谐振环的外环边长L₇=22mm，内环边长L₈=12mm，环的线宽D₁₂=2.5mm，线间距D₁₃=2.5mm，内、外环开口D₁₄=D₁₅=4mm，相邻的圆形金属谐振环和方形金属谐振环间距w₁=30mm，所述的微带馈线宽为L₆=4.7mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板最下排的“工”形金属谐振环的中心距介质基板下边缘距离D₁₆=37.5mm，最上排的螺旋金属线的中心距层介质基板上边缘距离D₁₇=37.5mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板左右两侧的螺旋金属线和“工”形金属谐振环的中心距介质基板边缘距离相等，为D₁₈=52mm，所述的两根长为320mm ，宽为 15mm 的宽金属条分别设在第二层介质基板和第四层介质基板两边，所述的两根宽金属条中心距介质基板边缘距离D₁₉=19mm，所述的螺旋金属线线宽D₂₀=2.5mm，所述的螺旋金属线相邻线间隔D₂₁=2.5mm，最小内径R₃=2.5mm，第一外径R₄=10mm，第二外径R₅=12.5mm；所述的“工”形金属谐振环边长L₉=22mm，线宽D₂₂=2.5mm，开口D₂₃=3mm，臂长L₁₀=7mm，臂宽H₁₀=7.5mm，相邻的螺旋金属线和“工”形金属谐振环间距w₂=30mm，所述矩形框金属接地板的宽度D₂₄=24mm，矩形框接地板的矩形框内贴有四根等间距平行排列的金属条，所述的金属条长L₁₀=260mm，宽H₁₀=40mm，间距D₂₅=15mm，所述的激励源采用Gaussian离散源。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果: 通过对普通贴片天线加入了复式晶格结构的左手材料组合形成一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特性表现为较低的回波损耗和较大的天线增益，从理论的角度分析其原因为：一方面，在谐振频率处产生的电磁波共振态，使得每一层复合结构的介电常数和磁导率均为负值，其折射率也是均为负值，形成电磁波的“隧道”效应和倏逝波的放大作用，由此，大大加强了电磁波共振强度，导致天线增益明显增大，并表现为较低的回波损耗；另一方面，复式晶格结构破坏了空间对称性，光子能带简并被消除，因而相对简单结构光子晶体，具有较宽的完全带光子带隙，可以更好地抑制沿基底底板介质传播的表面波，从而增加电磁波向自由空间的反射能量。因此，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线可以明显地增加天线增益，减小回波损耗。

附图说明

图1是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线正面结构示意图。

图2是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线圆形金属谐振环结构示意图。

图3是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线方形金属谐振环结构示意图。

图4是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的第二层介质基板、四层介质基板正面结构示意图。

图5是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线螺旋金属线结构示意图。

图6是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线“工”形金属谐振环结构示意图。

图7是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的第三层介质基板正面结构示意图。

图8是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线矩形框金属接地板结构示意图。

图9是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线各层结构组合示意图。

图10是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线线第一层含左手材料的介质的介电常数、磁导率和折射率n示意图。

图11是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线第二、四层含左手材料的介质的介电常数、磁导率和折射率n示意图。

图12是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线第三层含左手材料的介质的介电常数、磁导率和折射率n示意图。

图13是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线回波损耗示意图。

图14是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片直角坐标系增益图。

图15是本发明一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线电压驻波比示意图。

图中：1-第一层介质基板；2-第二层介质基板；3-第三层介质基板；4-第四层介质基板；5-方框形金属辐射片；6-矩形金属辐射片；7-微带馈线；8-复合贴片天线； 9-圆形金属谐振环；10-方形金属谐振环；11-宽金属条；12-细金属条；13-螺旋金属线；14-“工”形金属谐振环；15-矩形框金属接地板；16-金属条；17-复式晶格。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

采用电路板刻蚀技术，如图1所示的这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线结构中，在第一层介质基板1 正面分别上刻蚀出方框金属辐射片5、矩形金属辐射片6、微带馈线7、圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11和细金属条12。

如图4所示，第二层介质基板2与第四层介质基板4正面刻蚀出细金属条9、螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14。第三层介质基板3正面刻蚀的圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11。第四层介质基板4反面刻蚀技术刻蚀出矩形框金属接地板15和金属条16。

本发明是一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，如图1所示，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，整体尺寸为H_l(360 mm) × L_l(360 mm) × D_l(10 mm)，第一层介质基板1、第二层介质基板2 、第三层介质基板3 、第四层介质基板4长和宽都为360mm。第一层介质基板1和第三层介质基板3的相对介电常数均为10，厚度均为3mm；第二层介质基板2和第四层介质基板4 的相对介电常数均为2，厚度均为2mm。

第一层介质基板1正面固定有复合贴片天线8，方框形金属辐射片5外框外边长L₂=342mm，宽D₂=5mm，外框距第一层介质基板1边缘D₃=9mm，矩形金属辐射片6长L₃=20mm，宽H₃=60mm，通过微带线与方框形金属辐射片5相连，构成框形复合金属辐射片，圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10周期性交叉排列在方框形金属辐射片5的方框内，形成正六边形复式晶格17结构，底端的圆形金属谐振环9的中心距第一层介质基板1下边缘距离D₄=37.5mm，顶端的方形金属谐振环10的中心距第一层介质基板1上边缘距离D₅=37.5mm，左右两侧的圆形金属谐振环9方形金属谐振环10的中心距第一层介质基板1边缘距离相等，为D₆=52mm，方框形金属辐射片5方框内左右两侧贴有两根长L₄=15mm，宽H₄=320mm的宽金属条11，其中心距第一层介质基板1边缘距离D₇=19mm，2根长H₁=360mm，宽L₅=6mm 的细金属条12固定在第一层介质基板1边缘；如图2所示，圆形金属谐振环9的线宽D₈=2.5mm，相邻线间隔D₉=2.5mm，内径R₁=3.5mm，外径R₂=11mm；如图3所示，方形金属谐振环9的外环边长L₇=22mm，内环边长L₈=12mm，环的线宽D₁₂=2.5mm，线间距D₁₃=2.5mm，环开口D₁₄=D₁₅=4mm，相邻的圆形金属谐振环9和方形金属谐振环10间距w₁=30mm，微带馈线7宽为L₆=4.7mm。

第二层介质基板2与第四层介质基板4结构相同，正面贴有周期性交叉排列的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14，形成正六边形复式晶格17结构，底端的“工”形金属谐振环14的中心距第二层介质基板2下边缘距离D₁₆=37.5mm，顶端的螺旋金属线13的中心距第二层介质基板2上边缘距离D₁₇=37.5mm，左右两侧的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14的中心距第二层介质基板2边缘距离相等，为D₁₈=52mm，2根尺寸为320mm × 15mm 的宽金属条12固定在第二层介质基板2两边，其中心距第二层介质基板2边缘距离D₁₉=19mm；如图5所示，螺旋金属线13线宽D₂₀=2.5mm，相邻线间隔D₂₁=2.5mm，最小内径R₃=2.5mm，第一外径R₄=10mm，第二外径R₅=12.5mm；如图6所示，“工”形金属谐振环14边长L₉=22mm，线宽D₂₂=2.5mm，开口D₂₃=3mm，臂长L₁₀=7mm，臂宽H₁₀=7.5mm，相邻的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14间距w₂=30mm。

如图7所示，第三层介质基板3正面贴有圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11，其排布和第一层介质基板1的金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11的排布相同。

第四层介质基板4反面贴有矩形框金属接地板15，如图8所示，矩形框金属接地板15的外框边缘与第四层介质基板4边缘相重合，宽度D₂₄=24mm，矩形框接地板15的矩形框内贴有4根周期性排列的金属条14，金属条14长L₁₀=260mm，宽H₁₀=40mm，间距D₂₅=15mm，激励源采用Gaussian离散源。

为验证所设计结构是否为左手材料，用XFDTD电磁仿真软件对这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线进行仿真实验，得到了每层复合结构的散射参数，即反射系数(s11)和传输系数(s21)，通过NRW传输/反射算法提取出了该多层复合左手材料结构每层的有效介电常数和有效磁导率电磁参数，图10、图11、图12别给出了由仿真得到的参数所提取的每层复合结构的有效磁导率、有效介电常数和折射率n。在天线谐振点附近f=6.81GHZ频率处，每层复合结构的有效磁导率和有效介电常数都为负值，通过和，能够计算出每层折射率分别为n₁（第一层折射率）= - 2.9，n₂（第二层折射率）= n4（第四层折射率）= - 1.3，n₃（第三层折射率）= - 2.9。表明：通过普通贴片天线、圆形金属谐振环、方形金属谐振环、螺旋金属线、“工”形金属谐振环和金属条的组合，形成的一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线体系，该体系能使每一层复合结构磁导率和介电常数都为负值，折射率也为负值，是一种左手材料。

用XFDTD仿真得到的天线性能参数来分析这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的性能。如图13所示，为这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的回波损耗s11特性图，在频率6.81GHz处最小回波损耗s11=-35.58dB，说明该复合型结构能进一步减少回波损耗。

带宽较窄是微带天线的一个主要缺点，由图13易知，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线在f=6.81GHz带宽为0.76GHz，带宽较宽，这大大提高了微带天线的性能。

图14所示为增益特性图，加入复式晶格结构的左手材料后，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线正向增益最大约为7.949dB，说明加入复式晶格结构的左手材料可以较大提高贴片天线的增益。

图15所示为电压驻波比VSWR特性图，在频率6.81GHz处最小电压驻波比为1.034，已经很靠近理想值1。

通过对这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的研究，发现其特性表现为较低的回波损耗和较大的天线增益,一方面，已经验证对种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线体系在谐振频率附近每一层复合结构磁导率和介电常数都为负值，折射率也为负值，具有左手材料性质，可以减少了天线的回波损耗，增加了增益；另一方面，复式晶格结构破坏了空间对称性，光子能带简并被消除，因而相对简单结构光子晶体，具有较宽的完全带光子带隙，可以更好地抑制沿基底底板介质传播的表面波，从而增加电磁波向自由空间的反射能量。因此，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线明显增大了天线增益，并表现为较低的回波损耗，很好地改善天线的性能。

本发明采用电路板刻蚀技术制作天线，具体结构尺寸为：这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线整体尺寸为H_l(360 mm) × L_l(360 mm) × D_l(10 mm)，第一层介质基板1、第二层介质基板2 、第三层介质基板3 、第四层介质基板4长和宽都为360mm，第一层介质基板1和第三层介质基板3的相对介电常数均为10，厚度均为3mm；第二层介质基板2和第四层介质基板4 的相对介电常数均为2，厚度均为2mm，第一层介质基板1正面固定有复合贴片天线8，其中方框形金属辐射片5外框外边长L₂=342mm，宽D₂=5mm，外框距第一层介质基板1边缘D₃=9mm，矩形金属辐射片6长L₃=20mm，宽H₃=60mm，通过微带线与方框形金属辐射片5相连，构成框形复合金属辐射片。圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10周期性交叉排列在方框形金属辐射片5的方框内，形成正六边形复式晶格17结构，底端的圆形金属谐振环9的中心距第一层介质基板1下边缘距离D₄=37.5mm，顶端的方形金属谐振环10的中心距第一层介质基板1上边缘距离D₅=37.5mm，左右两侧的圆形金属谐振环9方形金属谐振环10的中心距第一层介质基板1边缘距离相等，为D₆=52mm，方框形金属辐射片5方框内左右两侧贴有2根长L₄=15mm，宽H₄=320mm的宽金属条11，其中心距第一层介质基板1边缘距离D₇=19mm，2根长H₁=360mm ，宽L₅=6mm 的细金属条12固定在第一层介质基板1边缘，圆形金属谐振环9的线宽D₈=2.5mm，相邻线间隔D₉=2.5mm，内径R₁=3.5mm，外径R₂=11mm；方形金属谐振环9的外环边长L₇=22mm，内环边长L₈=12mm，环的线宽D₁₂=2.5mm，线间距D₁₃=2.5mm，环开口D₁₄=D₁₅=4mm，相邻的圆形金属谐振环9和方形金属谐振环10间距w₁=30mm，微带馈线7宽为L₆=4.7mm。第二层介质基板2与第四层介质基板4结构相同，正面贴有周期性交叉排列的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14，形成正六边形复式晶格17结构，底端的“工”形金属谐振环14的中心距第二层介质基板2下边缘距离D₁₆=37.5mm，顶端的螺旋金属线13的中心距第二层介质基板2上边缘距离D₁₇=37.5mm，左右两侧的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14的中心距第二层介质基板2边缘距离相等，为D₁₈=52mm，2根尺寸为320mm × 15mm 的宽金属条12固定在第二层介质基板2两侧，其中心距第二层介质基板2边缘距离D₁₉=19mm，螺旋金属线13线宽D₂₀=2.5mm，相邻线间隔D₂₁=2.5mm，最小内径R₃=2.5mm，第一外径R₄=10mm，第二外径R₅=12.5mm；“工”形金属谐振环14边长L₉=22mm，线宽D₂₂=2.5mm，开口D₂₃=3mm，臂长L₁₀=7mm，臂宽H₁₀=7.5mm，相邻的螺旋金属线13和“工”形金属谐振环14间距w₂=30mm，第三层介质基板3正面贴有圆形金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11，其排布和第一层介质基板1的金属谐振环9、方形金属谐振环10和宽金属条11的排布相同，第四层介质基板4反面贴有矩形框金属接地板15，矩形框金属接地板15的外框边缘与第四层介质基板4边缘相重合，宽度D₂₄=24mm，矩形框接地板15的矩形框内贴有4根周期性排列的金属条14，金属条14长L₁₀=260mm，宽H₁₀=40mm，间距D₂₅=15mm，激励源采用Gaussian离散源。通过微带馈线7给复合金属辐射片馈电。这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的谐振频率约为6.81GHZ，至此完成这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的制作。

Claims

1.一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特征在于：包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和矩形框金属接地板为形状、大小相同的矩形并依次叠加重合，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出复合贴片天线，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出宽金属条、螺旋金属线和“工”形金属谐振环，所述的第一层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出细金属条，所述的第四层介质基板的反面采用电路板刻蚀技术刻蚀出金属接地板和金属条，所述的复合贴片天线包括方框形金属辐射片、矩形金属辐射片和微带馈线，所述的方框形金属辐射片和矩形金属辐射片通过微带馈线相连，所述的复合贴片天线固定在第一层介质基板的正面，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上,所述的方框形金属辐射片左右两内侧设有两根宽金属条，所述的第一层介质基板的左右两外边缘设有两根细金属条，所述的第二层介质基板与第四层介质基板结构相同，正面都分别设有两根宽金属条和周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上的螺旋金属线与“工”形金属谐振环，所述的宽金属条分别被设在第二介质基板和第四介质基板的左右两边缘，所述的第三层介质基板正面设有圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的两根宽金属条被设在第三层介质基板的左右两边缘，所述的第四层介质基板的反面设有矩形框金属接地板，所述的矩形框接地板的框内设有四根等间距平行排列的金属条，所述的微带馈线通过金属导线与激励源的一端相连，所述激励源的另一端与矩形框金属接地板相连，所述的激励源通过微带馈线给复合金属辐射片馈电。

2.根据权利要求1所述的一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特征在于所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板的长和宽都为360mm，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的相对介电常数均为10、厚度均为3mm，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的相对介电常数均为2、厚度均为2mm，所述方框形金属辐射片外框外边长L₂=342mm、宽D₂=5mm，所述方框形金属辐射片外框距第一层介质基板内边缘D₃=9mm，所述的矩形金属辐射片的长L₃=20mm、宽H₃=60mm，所述的矩形金属辐射片通过微带线与方框形金属辐射片相连，所述的圆形金属谐振环、方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，形成正六边形复式晶格结构，最下排的圆形金属谐振环的中心距第一层介质基板下边缘距离D₄=37.5mm，最上排的方形金属谐振环的中心距第一层介质基板上边缘距离D₅=37.5mm，左右两侧的圆形金属谐振环或方形金属谐振环的中心距第一层介质基板边缘距离相等，为D₆=52mm，所述的方框形金属辐射片方框内左右两侧贴有两根长L₄=15mm，宽H₄=320mm的宽金属条，所述的宽金属条的中心距第一层介质基板边缘距离D₇=19mm，所述的两个长H₁=360mm ，宽L₅=6mm 的细金属条设在第一层介质基板边缘，所述的圆形金属谐振环的线宽D₈=2.5mm，所述的圆形金属谐振环内外两环的相邻线间隔D₉=2.5mm，内径R₁=3.5mm，外径R₂=11mm，所述的方形金属谐振环的外环边长L₇=22mm，内环边长L₈=12mm，环的线宽D₁₂=2.5mm，线间距D₁₃=2.5mm，内、外环开口D₁₄=D₁₅=4mm，相邻的圆形金属谐振环和方形金属谐振环间距w₁=30mm，所述的微带馈线宽为L₆=4.7mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板最下排的“工”形金属谐振环的中心距介质基板下边缘距离D₁₆=37.5mm，最上排的螺旋金属线的中心距层介质基板上边缘距离D₁₇=37.5mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板左右两侧的螺旋金属线和“工”形金属谐振环的中心距介质基板边缘距离相等，为D₁₈=52mm，所述的两根长为320mm ，宽为 15mm 的宽金属条分别设在第二层介质基板和第四层介质基板两边，所述的两根宽金属条中心距介质基板边缘距离D₁₉=19mm，所述的螺旋金属线线宽D₂₀=2.5mm，所述的螺旋金属线相邻线间隔D₂₁=2.5mm，最小内径R₃=2.5mm，第一外径R₄=10mm，第二外径R₅=12.5mm；所述的“工”形金属谐振环边长L₉=22mm，线宽D₂₂=2.5mm，开口D₂₃=3mm，臂长L₁₀=7mm，臂宽H₁₀=7.5mm，相邻的螺旋金属线和“工”形金属谐振环间距w₂=30mm，所述矩形框金属接地板的宽度D₂₄=24mm，矩形框接地板的矩形框内贴有四根等间距平行排列的金属条，所述的金属条长L₁₀=260mm，宽H₁₀=40mm，间距D₂₅=15mm，所述的激励源采用Gaussian离散源。