[发明专利]一种左手媒质贴片天线

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及左手媒质贴片天线。

背景技术

大自然中，所有材料的介电常数和磁导率都为正，这类材料亦被称作符合右手定则材料(Right-Handed Material，RHM)，原因是通过该材料电磁场的电场矢量、磁场矢量、波矢量成右手定则。但是，负介电常数和负磁导率材料可以通过人工制作而成，人们称之为左手媒质或左手材料(Left-Handed Metamaterial，LHM)。它作为一种新型的人工电磁材料，近年来引起了人们极大的研究兴趣，早在1968年，V.G.Veselageo就从理论上研究了LHM中的反常电磁现象。2000年，smith等人在实验室首次制造出了微波段的负折射率介质LHM的反常电磁特性展现了它在光与电磁波领域潜在的重要应用价值。左手媒质具有很多有异于普通自然材料的反常特性：如负折射特性、逆多普勒效应、完美棱境等，利用这些特性，可以制作基于左手媒质的高性能天线。

发明内容

本发明主要提供一种左手媒质贴片天线，能大幅度的反射介质基板中的能量，能有效地实现更小的回波损耗和较高的增益特性。

实现本发明的技术方案是：一种左手媒质贴片天线，包括一个介质基板、一个辐射金属片，辐射金属片固定在介质基板上的一个侧面上，一个金属板接地板，印制在介质基板的另一侧，尺寸和介质基板一样大、一条金属馈线，连接金属辐射片和金属接地板，作为天线电波信号的馈入接口、一组左手材料单元，包括两个横向孔和一个纵向孔，这三个孔相互连通形成“工”字型，在纵向孔两侧对称设有若干个I型孔，刻蚀在介质基板正面的辐射片周围。

通过改变两个横向孔、一个纵向孔和I型孔的长度和宽度，对左手材料特性区域的波段进行调节，使其可以覆盖微带天线的工作频段(2.45GHZ-5.8GHZ)。在天线辐射或接收的电磁波激励下，放大对天线接收信号中的倏逝波成分，降低天线的回波损耗，提高天线的增益，改善天线的方向性，提高天线对信号的接收和发射能力。同时，本发明中的左手材料微带天线是经过电路板刻蚀技术实现的，制作工艺简单，材料价格便宜，易于大规模的工业化生产。

本发明与现有的技术相比，具有如下优点：本发明在贴片的介质基板上加入了左手媒质组合形成贴片天线，左手媒质具有很多有异于普通自然材料的反常特性，如负折射特性、逆多普勒效应、完美棱境等。利用这些特性在2.96328GHz频率处产生的电磁波共振态，出现介电常数和磁导率的实部同时为负值，其折射率也是-1的效应大大加强了电磁波共振强度，它使得如此的结构对电磁能量的局域化程度有了明显的提高，并拥有较高增益，表现为较低的回波损耗，能很好地改善天线的性能，使得该贴片天线在移动通信、卫星通信以及航空航天等众多领域能更好地得到应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明左手媒质贴片天线正面结构示意图；1-介质基板，2-金属接地板，3-辐射金属片，4-金属馈线，51，52-横向孔，53-纵向孔，6-I型孔；

图2是本发明是左手媒质贴片天线横向孔51，52和纵向孔53组合的“工”字型正面图；

图3是本发明左手媒质贴片天线I型孔6正面图；

图4是本发明实例中的回波损耗随频率变化分布的示意图；

图5是本发明实例中的增益随角度变化分布的示意图；

图6是本发明实例中的驻波比随频率变化分布的示意图。

具体实施方式：

采用电路板刻蚀技术，如图1所示的微带天线结构中，在介质基板1上分别刻蚀出金属接地板2、辐射金属片3和金属馈线4，金属馈线4作为天线的电波信号馈入源。连接金属接地板2和辐射金属片3，在金属辐射片3周围的基板上，也刻出两个横向孔51，52和一个纵向孔53，这三个孔相互连通形成“工”字型，在纵向孔53的两侧刻出对称的若干I型孔6。

本发明的微带天线可工作于微波频段(2.45GHZ-5.8GHZ)。介质基板1的厚度可以相应的调整为6mm-8mm，金属接地板2的厚度可以相应的调整0.05mm-0.07mm，金属辐射片3的厚度也可以相应的调整0.05mm-0.07mm。两个横向孔51，52，一个纵向孔53和I型孔6的尺寸也可以做相应的调整(图2、图3)。长度L1＝318mm-322mm，L2＝276mm-280mm，L3＝103mm-107mm，L4＝302mm-306mm，L5＝16mm-17mm，宽度D1＝15mm-17mm，D2＝15mm-17mm，D3＝3mm-5mm。