CN201222537Y - 基于复合左右手传输线的微带天线 - Google Patents

基于复合左右手传输线的微带天线 Download PDF

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贺连星
关放
鲍军
傅敏礼
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Abstract

本实用新型基于复合左右手传输线的微带天线，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，所述的上表面元件包括微带线、微带线前端的连接片和上辐射贴片，连接片与其相邻的上辐射贴片间刻蚀有缝隙；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。优点是：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。

Description

基于复合左右手传输线的微带天线
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小尺寸、超宽带移动终端天线。
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。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的基于复合左右手传输线的微带天线，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微带天线，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左右手复合材料；
所述的上表面元件包括微带线、微带线前端的连接片和上辐射贴片，微带线与上辐射贴片之间通过连接片电磁耦合，连接片与其相邻的上辐射贴片间刻蚀有缝隙；
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；
所述的上表面元件、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。
本实用新型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，以获得更强的耦合，使利用本结构的天线产品能够满足实际需求。
所述的连接片与上辐射贴片等宽。
所述的上辐射贴片设有二个或二个以上，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。
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。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过对原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，从而满足多数天线应用场合对带宽的要求。
附图说明
图1为本实用新型微带天线的结构示意图。
图2为本实用新型微带天线的上表面元件结构示意图。
图3为本实用新型微带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-微带线    22，22’-上辐射贴片
23-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-缝隙          50-短路针
具体实施方式
请参阅图1为本实用新型微带天线的结构示意图，图2为本实用新型微带天线的上表面元件结构示意图和图3为本实用新型微带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微带天线，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和小表面元件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23和二个上辐射贴片22，22’，微带线21与上辐射贴片22之间通过连接片23电磁耦合，连接片23与上辐射贴片22等宽，该连接片23与其相邻的上辐射贴片22间刻蚀有缝隙40，相邻上辐射贴片间22，22’刻蚀有缝隙40；
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22，22’的二个小型下连接地板32，32’，上辐射贴片22，22’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22，22’的正下方；
相邻小型下连接板32，32’之间通过下连接线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，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；
上辐射贴片22，22’与小型下连接地板32，32’分别通过短路针50导通。
所述的上表面元件20、下表面元件30、短路针50在微波介质基板10上构成复合左右手传输线。

Claims (5)

1、一种基于复合左右手传输线的微带天线，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：
所述的上表面元件包括微带线、微带线前端的连接片和上辐射贴片，连接片与其相邻的上辐射贴片间刻蚀有缝隙；
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；
所述的上表面元件、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微带天线，其特征在于：所述的连接片与上辐射贴片等宽。
3、根据权利要求1或2所述的基于复合左右手传输线的微带天线，其特征在于：所述的上辐射贴片设有二个或二个以上，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。
4、根据权利要求1或2所述的基于复合左右手传输线的微带天线，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。
5、根据权利要求1或2所述的基于复合左右手传输线的微带天线，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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