[发明专利]一种高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线及其设计方法

说明书

本发明涉及一种具有高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线及其设计方法，包括金属接地板，所述金属接地板贴合在所述微带天线介质基板的下表面，所述的微带天线辐射贴片贴合在所述的微带天线介质基板的上表面，所述的同轴电缆穿过所述的微带天线介质基板，而且与所述的微带天线辐射贴片和所述的金属接地板相连接，所述的覆层基板置于所述的微带天线介质基板上方半波长处，所述的微带天线介质基板通过支柱与覆层基板相连，所述的卦型超材料结构贴合在所述的覆层基板上表面。本发明的卦型超材料结构具有的电磁超特性，能与天线的辐射贴片产生谐振来提升天线的增益性能。

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，具体涉及一种具有高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线。

背景技术

微带天线与其它微波天线相比具有小型化、低轮廓、可共型、易集成等优点，但是对超材料微带天线进行拓扑优化通常会得到复杂的构型，给加工制备带来极大的困难。超材料覆层型微带天线是将超材料基元放在天线辐射方向上方的覆层基板上，增加了超材料布置的可能性，为提升天线性能提供了更多可能，已在提高天线的增益、增加带宽、波束切换等方面得到了广泛应用。而将按照一定规则布置的卦型基元放在覆层基板上，在保证天线具有优良增益性能的同时提升天线制备性的天线设计方法尚未有过研究。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线及其设计方，本发明将基元按照一定规则布置在覆层基板上来保证天线有良好的制备性，并利用天线的辐射贴片和超材料卦型基元之间产生的谐振来提升天线的定向性和增益。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线，包括金属接地板、微带天线介质基板、微带天线辐射贴片、覆层基板、支柱、卦型超材料结构以及同轴电缆，所述金属接地板贴合在所述微带天线介质基板的下表面，所述的微带天线辐射贴片贴合在所述的微带天线介质基板的上表面，所述的同轴电缆穿过所述的微带天线介质基板，而且与所述的微带天线辐射贴片和所述的金属接地板相连接，所述的覆层基板置于所述的微带天线介质基板上方半波长处，所述的微带天线介质基板通过支柱与覆层基板相连，所述的卦型超材料结构贴合在所述的覆层基板上表面，所述的卦型超材料结构由16个卦型基元构成，每个卦型基元由三条平行的卦线组成，并把连续的卦线记为1，中间带断口的卦线记为0。

进一步的，所述卦型基元共记16个，分布为4行4列，整体结构左右对称。

更进一步的，所述单个卦型基元中卦线之间的间距为0.45mm，连续的卦线是由2.10mm×0.40mm×0.017mm的覆铜片构成；中间带断口的卦线是由两条0.75mm×0.40mm×0.017mm覆铜片组成，且两个平行的铜片之间的水平间距为0.6mm，所述的卦型基元之间的间距为0.533mm，且上下左右间距相等。

进一步的，所述金属接地板规格为14mm×14mm×0.017mm，即在整个基板背面刻蚀金属铜覆层。

进一步的，所述微带天线介质基板为14mm×14mm×0.762mm的Rogers RO4350b，厚度为0.762mm

进一步的，辐射贴片的材料为铜，辐射贴片的长为4.0945mm，宽为2.8801mm。

进一步的，覆层基板尺寸为14mm×14mm×1.524mm，材料为Rogers RO4350b。

进一步的，所述微带天线介质基板和覆层基板的距离为6.25mm。

进一步的，所述同轴电缆的中心在微带天线基板正中心向y轴方向偏移0.8341mm的位置上，所述同轴电缆的特性阻抗值为50Ω。

进一步地，所述微带天线介质基板和覆层基板的材料均采用介电常数为3.66的Rogers RO4350b。

本发明还提出了一种高制备性的卦型基元超材料覆层型微带天线的设计方法，所述设计方法包括如下步骤：