[发明专利]C波段新型负磁导率材料微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种微带天线，具体来说，涉及一种C波段(4GHz～8GHz)的利用带有双面树枝状结构负磁导率材料提高天线增益的新型天线。

背景技术

Matematerials作为一类人工复合材料的通称，其目前研究的热点集中于EBG和LHM技术。这些材料都是人工合成材料，在电磁领域都表现出一些在自然界中不存在的现象，像频率禁带、负折射率等。当把它们应用于微波和毫米波工程领域中时，可显著改善一些设备及器件的性能，如提高天线增益、减小阵元间耦合、制造高Q谐振腔、实现完美透镜等。可以说，这些人工材料的出现，为克服当前在天线、通信等领域遇到的一些技术上的限制提供了可能的解决方案。

常用的微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属辐射贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形，电性能多样化等优点，因而有十分广阔的应用前景，如将微带天线用于卫星通讯、雷达、遥感、导弹、飞行器高度表等。其中C波段的微带天线应用非常广泛，中心频率为4.3GHz的微带天线可用于飞机高度表上，中心频率为5.45GHz的微带天线可用于雷达上，中心频率为5GHz的共形微带相控阵可用于飞机蒙皮上，这些天线均属于C波段的微带天线。但是微带天线的工作频带窄，增益低，交叉极化强，单个天线的功率容量较小，损耗较大，效率较低，介质基片对天线的性能影响大，这些缺点影响了它在需要更高性能和灵敏度的仪器和设备中的应用。

介电常数和磁导率是描述均匀媒质中电磁场性质的两个基本物理量。自然界中绝大多数材料的介电常数和磁导率都为正。当微波垂直入射时，在基板上双面刻蚀的树枝状结构在一定的频段内可以出现负的磁导率，形成禁带。将这种负磁导率材料用于微带天线上，可以显著提高天线的性能，这种微带天线在微电子线路元件、滤波器、无线电通信等领域有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对微带天线增益较低的缺点，提供一种C波段带有双面树枝状结构的负磁导率材料微带天线。它具有宽频带、高增益、低剖面、结构简单等优点。当电磁波垂直于这种材料入射时，它在一定的频段下有负磁导率，出现一个透射禁带，这个特性可以有效地抑制微带天线工作时激发的表面波和馈电网络的寄生辐射，从而提高天线的辐射效率，改善微带天线性能。所加载的双面树枝状结构和微带天线同样采用电路板刻蚀技术加工制作，与微带天线一体成型，制备简单，成本低廉。

本发明提出的负磁导率材料微带天线包括：介质基板；金属辐射贴片，在介质基板的一侧；金属接地板，在介质基板的另一侧，尺寸较金属辐射贴片略大；SMA同轴接头，其金属探针与金属贴片相连，同轴底座内导体与金属探针相连，外导体与金属接地板相连，并作为天线电波信号的馈入接口。周期性排列的双面树枝状结构单元阵列刻蚀在辐射贴片和金属接地板周围的空白处，两面的树枝状结构严格对齐。当微波垂直入射时，利用双面树枝状结构产生的禁带效应，改善微带天线的信号接收能力和发射能力，提高天线的增益。

附图说明

图1本发明中所用双面树枝状结构的尺寸示意图

图2本发明中带有双面树枝状结构的微带天线的示意图

图3本发明中微带天线正面阳刻周期性排列的树枝状结构示意图

图4本发明中微带天线背面阳刻周期性排列的树枝状结构示意图

图5本发明中负磁导率材料微带天线与普通天线的回波损耗曲线

图6本发明中负磁导率材料微带天线与普通天线的E面方向图

图7本发明中负磁导率材料微带天线与普通天线的H面方向图

具体实施方式