[发明专利]一种五频段复用的人工磁导体反射板

说明书

本发明涉及一种五频段复用的人工磁导体反射板。人工磁导体反射板为矩形的电容‑电感‑电容的三明治结构，应用于3‑7GHz无线通讯；由尺寸、形状相同的三层金属层、三层介质层和接地金属层构成；三层介质层和接地金属层依次排列，三层介质层分别设于依次排列三层金属层和接地金属之间；三明治结构的中部设有贯通三层金属层、三层介质层和接地金属层的馈电与固定通孔；其中第一金属层和第三金属层上分别设有相同图形的谐振缝隙，分别形成电容性等效电路；第二金属层上设有螺旋微带线，形成电感性等效电路。人工磁导体反射板形成五频段谐振效应，使得在需要的频段内，人工磁导体的反射波的相位在±90^o之间，入射波能量吸收大于40%，产生五频段磁壁效应。

技术领域

本发明属于微波超材料人工磁导体领域，具体涉及多频段复用的微波超材料人工磁导体反射板设计。

背景技术

近年来，随着新型电磁材料的发展，人工磁导体结构的研究及应用已经成为当前微波领域的热点之一。人工磁导体是一种近似实现理想磁导体性能的新型的人工电磁材料，具有对平面波的同相位反射的特性。常见的结构主要有Mushroom结构、UC-EBG结构、方形贴片结构、耶路撒冷结构等，其中方形贴片结构为经典结构。人工磁导体除了具有对平面波的同相位反射特性以外，还具有在一定频带阻止电磁波通过的阻带特性，因此，这两种结构又被称之为电磁带隙结构。人工磁导体可以用于提高天线及射频部件的整体性能。因此，开展人工磁导体的研究具有极高的学术价值及应用价值。

利用人工磁导体对平面波的同相反射特性，将其应用于天线尤其是微带天线及天线阵列的设计中，可以有效改善天线性能、降低背瓣辐射、提高天线带宽、提高天线增益及效率。但是人工磁导体的主要工作机理是利用单元耦合来产生电磁带隙，形成类似磁壁的特性。

目前的人工磁导体反射板设计方法主要集中在平面谐振单元的形状设计，通过不同的平面单元形成不同频段的谐振，但是，平面形状的组合只能形成较少的谐振频点，通常不会超过3个，并且，如果想达到2个或3个，平面金属谐振单元的结构形式会比较复杂，会增加加工误差的影响。而目前的立体人工磁导体反射板的主要设计方法是在反射板的Z向增加立体柱状或孔状结构，通过控制通孔直径和高度来形成不同的谐振效应，虽然在立体方向增加了谐振变化，但是会给加工造成非常大的困难，并且难以控制加工精度，废品率会大大提高。

发明内容

为了实现在多个独立频段均具有磁壁的等效效应，且应用于多频段天线尤其是多频段微带天线的反射板或其他需要进行电磁波同相叠加的电磁环境，本发明提供一种五频段复用人工磁导体反射板。

一种五频段复用的人工磁导体反射板为矩形的电容-电感-电容的三明治结构，应用于3-7GHz无线通讯中的任一5个功能频段；

人工磁导体反射板由尺寸、形状相同的三层金属层、三层介质层和接地金属层构成；所述三层介质层和接地金属层依次排列，所述三层介质层分别设于依次排列三层金属层和接地金属之间；所述三明治结构的中部设有贯通三层金属层、三层介质层和接地金属层的馈电与固定通孔；

其中第一金属层和第三金属层上分别设有相同图形的谐振缝隙，分别形成电容性等效电路；第二金属层上设有螺旋微带线，形成电感性等效电路；

所述人工磁导体反射板形成五频段谐振效应，使得在需要的频段内，人工磁导体的反射波的相位在±90^o之间，入射波能量吸收大于40%，产生五频段磁壁效应。

进一步限定的技术方案如下：

所述第一金属层的一侧面外周边缘上设有一圈封闭的外周谐振缝隙13；

以馈电与固定通孔8为中心的第一金属层的一侧面上设有大十字形的四条十字谐振缝隙12，且每条十字谐振缝隙12的外端分别连通着外周谐振缝隙13；