[发明专利]加载有左手材料层的矩形贴片微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及左手材料应用于天线领域，具体的说是涉及一种加载有左手材料层的矩形贴片微带天线上的研究系统。

背景技术

左手材料是一类在一定的频段下同时具有负磁导率和负介电常数的材料。左手材料具有一些独特的电磁学性质。如逆多普勒效应、逆切洛科夫辐射和超级透镜等，具有重要的应用价值。左手材料可应用于高定向性天线、电磁波隐身、耦合器等研究。随着科学技术的不断发展，左手材料将广泛地应用到无线通信系统之中。大多数左手材料是由谐振环和细导线组合而成。虽然也有人提出不同形状的左手材料结构单元：如：“smith结构左手材料”、“对称环结构左手材料”、“π结构左手材料”，但仍需在介质基板的两面分别刻蚀对应的结构模型。因此研究一种新型左手材料模型，打破传统的构造方式，具有十分重要的研究意义。

矩形贴片微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加矩形的导体薄片而形成的天线，它利用微带线或同轴线等方式馈电，在矩形贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。微带天线以其体积小、重量轻、剖面低、制造工艺简单等优点得到日益广泛的应用。左手材料由于具有一系列的电磁奇异特性，目前它在天线领域有着不可低估的应用前景。例如：目前人工制作的具有双负电磁特性的材料是通过电路板印刷方式实现的，有利于矩形贴片微带天线共面一体化的实现。

但上述双负电磁特性的材料通过电路板印刷方式实现，目前常用的方式是在电路板两侧分别涂上结构对称的左手材料模型。这样的设计方式会使制作过程比较复杂，同时，在制作完成后，如需调整其对应位置，也会存在困难。因此，设计一种结构简单，便于操作的新型左手材料势在必行。

发明内容

针对现有技术的不足，特别是在结构上设计左手材料的固定性，复杂性，以及把左手材料用于天线上的困难性。本发明设计了一种双开口三角形谐振环结构的左手材料，既能满足在一定的频率段内实现介电常数和磁导率为负值，又能保证设计简单，便于操作的特殊性能。把该新型左手材料加载在矩形贴片微带天线上，是一种新的思路和理念。在证明了该新型左手材料的可行性的前提下，将其应用于天线领域，可以提高了天线的相对频率宽度，高指向性等特点。

本发明的主要构想是：提出了一种双开口三角形谐振环金属结构的左手材料，该结构设计简单，操作方便，克服了传统的在电路板两侧分别涂上结构对称的左手材料缺陷。同时，将提出的左手材料结构使用于矩形贴片微带天线上，使得该天线的中心点偏移到11.38GHZ，相对带宽也有所提高，它一方面能较好地改善微带天线的窄带特性，同时也提高了天线的正向接收能力，有效的抑制旁瓣。

本发明的矩形贴片微带天线包括辐射元，左手材料层，介质层和参考地，其特征在于所述参考地上放置介质层，介质层上方放置辐射元和左手材料层，左手材料层采用双开口三角形谐振环金属结构系统，该系统是由三个双开口三角形谐振环金属结构单元组成。

所述的参考地为矩形结构，其尺寸为L_GND×W_GND，L_GND≥16.972mm，W_GND≥19.54mm。该天线采用L_GND＝W_GND＝20mm。

所述的介质层为长方体，其尺寸为L×W×H，为了保证操作方便，介质层的长度和宽度采用与参考地同样的尺寸。即L≥16.972mm，W≥19.54mm，H＝1.5mm，同样采用L＝20mm，W＝20mm，介质层的相对介电常数ε_r＝2.2。