[发明专利]一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

说明书

本发明公开一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，由第一层辐射层、第二层电磁超材料层、第三层地板层共同构成天线的辐射板；其中第二层的电磁超材料层改变了该层的相对介电常数和相对磁导率，使得辐射电磁波在该超材料介质中的波长减小，有利于减小天线尺寸，改变了阻抗特性，有利于拓展带宽；此外，五面金属背腔的加入可以有效屏蔽后向辐射和外界干扰，增强天线定向辐射方向性的要求；天线整体没有外加匹配网络，天线的尺寸仅为60mm，相对带宽为11.7％；本发明具有双频带、高增益、小型化、良好的定向辐射、馈电方式简单等特点，能满足弹载天线的探测要求，同时也满足便携式设计要求，还可以应用到其他的领域，并不仅限于导弹飞行器上。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线。

背景技术

随着电子科技的进步和电子通讯的高速发展，通信电子设备也朝着种类多样化、功能全面化的方向发展。天线作为通信电子设备中最基本的部件之一，需要同时满足多种严格的指标要求，如多频段、小型化、高增益等。但是传统的天线设计方法已经无法满足现代通讯发展的需求。

随着近年来电磁超材料技术的成熟，超材料与天线的结合也受了越来越广泛的关注。在实际工程应用中，合理的设计电磁超材料单元结构，使其在工作频带内具有特殊的电磁特性，然后加载在天线上，实现天线辐射性能(多频化、小型化、高增益)的改善。电磁超材料与天线的结合，突破了人们对传统天线设计方法的认知，为天线的研究与设计开创了一条崭新的道路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有天线无法同时兼顾小型化、多频化和高增益的问题，提供一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，以减小天线的尺寸，满足系统对目标的探测要求。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，主要由金属背腔和天线辐射板组成；金属背腔为上顶面开口的中空正方体，天线辐射板覆盖在金属背腔的上顶面；

天线辐射板由辐射层、电磁超材料层、地板层和馈电点组成；其中位于上层的辐射层、位于中层的电磁超材料层和位于下层的地板层自上而下相贴，且辐射层、电磁超材料层和地板层均为大小一致的方形；馈电点位于天线辐射板的中前部，即辐射层、电磁超材料层和地板层对应处均设有馈电点；

上述辐射层包括平面状的辐射绝缘介质基板和印制于辐射绝缘介质基板上表面的辐射金属贴片；辐射金属贴片为方形开槽结构；即辐射金属贴片由方形的金属辐射片、以及开设在该方形的金属辐射片上的2个凸字形槽、2个U形槽和2个方形槽组成；2个凸字形槽对称地开设在方形的金属辐射片的前后2条对边的边缘处，且这2个凸字形槽位于辐射金属贴片的纵向中线上；2个U形槽相对地开设在方形的金属辐射片的左右2条对边的边缘处，且这2个U形槽分别位于辐射金属贴片的横向中线的两侧；2个方形槽对称地开设在方形的金属辐射片的左右两侧，且这2个方形槽位于辐射金属贴片的横向中线上；

上述电磁超材料层包括平面状的电磁超材料绝缘介质基板、印制于电磁超材料绝缘介质基板上表面的上电磁超材料金属贴片和印制于电磁超材料绝缘介质基板下表面的下电磁超材料金属贴片；上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片关于电磁超材料绝缘介质基板镜像对称设置，两者均为星形放射结构；即上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片均由4条以上的长条状的金属臂组成，且上电磁超材料金属贴片的金属臂和下电磁超材料金属贴片的金属臂的数量相同；这些金属臂关于上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片的中心呈放射状设置；每条金属臂上均设有金属过孔，上电磁超材料金属贴片上和下电磁超材料金属贴片上的2条镜像相对的金属臂通过该条金属过孔相互连通；

上述地板层包括平面状的地板绝缘介质基板和印制于地板绝缘介质基板下表面的地板金属贴片；地板金属贴片为方形开缝结构；即地板金属贴片由方形的金属地板片、以及开设在方形的金属地板片的中心处的2条交叉成十字形的缝隙组成；2条缝隙的延伸方向沿该方形的金属地板片的对角线方向。