[发明专利]可调电磁超材料激励型天线

说明书

技术领域

本发明属于微带器件，涉及电磁超材料激励型天线，可用于无线通信系统射频前端。

背景技术

天线是无线通信系统的出口和入口，是无线电通信中不可或缺的组成部分，它对电磁波进行感知、能量转换、接收和发射。在使用中，天线不仅对电磁波信号进行增益，同时在能量转换和传输的过程中还能减少信号损耗，因此它的性能不仅影响着整个无线通讯系统的性能指标，还确定着系统的工作方式。

微带天线是在带有导体的接地板的介质基片上，贴加导体薄片，从而制成微带天线，馈电方式一般为同轴线馈电或微带线馈线。微带天线在接地板之间和导体贴片间激起电磁场，通过接地板与贴片四周的缝隙向外辐射。由于微带天线制作简单、成本低适合组阵、容易与搭载平台共性以及重量轻等优点，被广泛的应用于各种微波电路。但微带贴片天线同时还具有增益低、阻抗带宽窄等明显缺点，而这些缺点也限制了它的应用范围。随着无线电通信设备和微电子器件向着集成化、小型化和智能化的方向发展，使的天线的设计者设计的天线时也应该具有多频段、宽频带和高效率的特性。随着信息时代的高速发展和进步，人们对信息的需求越来越高，在不同的微波频段出现了各种各样的无线通信方式，同时我们的频谱也越来越紧缺，频带单一或窄频带的天线已难以满足现在无线通讯系统对频谱资源的要求。但是，如果把多个工作在单一频段或窄频带天线集合在一起，各个天线间必会相互干扰，影响通信质量，而且将多个天线集合在一起也将无法顺应天线向着集成化、小型化和智能化的发展趋势，这就要求天线具有宽频带或频带可调节的能力，有效的利用频谱资源，提高频带利用率。然而，天线的尺寸、带宽和辐射效率之间不能同时达到最优。首先，当天线的尺寸变小时天线的辐射电阻也会随之变小，天线的输入阻抗虚部会变大，难以和传输线良好匹配，天线的宽带特性则不能实现。其次，当天线的辐射面积变小时，天线的辐射效率也会变小。因此，如何在保证天线辐射特性满足用户要求的同时，还确保它的小型化、宽频带或频带可调，成了一项急需解决的问题。这就促使我们去探寻新的天线技术途径去实现天线的多频段、宽频带和频带可调的特性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有天线对其性能上的需求，提出一种基于可变电容的可调电磁超材料激励型天线，以外部输入的直流电压的大小来灵活控制电磁超材料激励型天线频带的左右偏移，实现该天线多频段多频带的可调。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

技术方案：

一种基于三角型谐振环的可调电磁超材料激励型天线，包括微带介质基板，金属接地板，微带馈线，辐射单元和馈电端口，其特征在于，在微带介质基板上方的金属接地板上刻蚀有对称三角型谐振环缺陷结构；不对称三角型谐振环设计为辐射单元并且与微带馈线相连；3个随直流电压变化的可变电容加载在不对称三角型谐振环辐射单元上；1个隔直电容加载在微带馈线上，3个隔直电容加载在辐射单元上，隔绝直流信号。

所述可调电磁超材料激励型天线，其特征在于，三角型谐振环几何尺寸，a_1＝17mm，a_2＝11mm，g＝2mm，w＝1mm，d＝1mm，，as＝8.0mm，gs＝2.0mm和ws＝0.5mm。

所述可调电磁超材料激励型天线，其特征在于，三个可变电容分别位于微带天线的中间臂及三角形谐振腔的两腰上。

有以下技术优点：

1.本发明由于在微带金属板上蚀刻有对称三角形谐振环，可增大谐振频率的带宽，稳定谐振频率。

2.本发明由于在三条微带臂上分别增加了一个随电压可变的电容，可有效调节谐振频率，并根据实际需要，可分别调节各个频段的谐振频率，实现频段多样化。

附图说明

图1为本发明技术方案的三维结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明1.9–2.6GHz频段内回波损耗参数曲线图；

图4为本发明3.3–3.7GHz频段内回波损耗参数曲线图；

图5为本发明实物图；

图6为本发明实测的回波损耗频率响应曲线图；

具体实施方案

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：

参照图1和图2，本发明的可调电磁超材料激励型天线，具体包括：微带介质基板11，金属接地板12，微带馈线13，馈电端口14，三角形开口环缺陷结构15，隔直电容16(共4个)，变容二极管17(共3个)，天线辐射单元包括小三角形开口环18和大三角形开口环19。