[发明专利]一种基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面

说明书

本发明公开了一种基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面，该基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面包括由上至下依次设置的上层金属层、介质基板和下层金属层，上层金属层和下层金属层均由大小相等的正方形贴片周期阵列而成，上层金属层和下层金属层的正方形贴片在X和Y方向上均存在相对偏移。本发明的基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面的等效相对介电常数的调节范围较宽，上限值较高，可以满足现有高性能应用场合下对电磁波灵活调控的需要。本发明提出人工电介质表面的单元谐振频率较高，可以满足在较高微波频率比如在20GHz以上实现较高相对介电常数的要求。

技术领域

本发明涉及人工电介质表面技术领域，特别涉及一种基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面。

背景技术

人工电介质表面是用亚波长人工结构周期排列而成的具有等效介电特性的人工结构。近年来，人工电介质表面被大量应用于微波和天线工程中，如用于减小微波器件尺寸、增加天线的定向性、实现天线波束调控等。在透镜天线的应用中，人工电介质表面在折射率、阻抗、极化方面都有着明显的优势。例如在梯度指数(GRIN)超材料透镜天线中，方环形人工电介质表面用于增加带宽和实现双极化；在IML结构透镜天线中，H形人工电介质表面用于实现带宽增强，光束聚焦，增益增强和极化效率；在Luneburg透镜天线中，双圆环形人工电介质表面提供了增益和方向性的增强等等。

人工电介质表面根据其组成单元结构的不同可以划分成不同类型，如图1所示，典型的单元结构类型有工形结构、方环形结构等。而基于工形和方环形单元结构的人工电介质表面的相对介电常数可调范围较窄，不能满足现有高性能应用场合下对电磁波灵活调控的需要；谐振频率较低，难以满足在较高微波频率比如在20GHz以上实现较高相对介电常数的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种结构合理，调节范围较宽，可在较高微波频率实现较高相对介电常数的人工电介质表面。其采用如下技术方案：

一种基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面，其包括由上至下依次设置的上层金属层、介质基板和下层金属层，所述上层金属层和下层金属层均由大小相等的正方形贴片周期阵列而成，所述上层金属层和下层金属层的正方形贴片在X和Y方向上均存在相对偏移。

作为本发明的进一步改进，所述上层金属层和下层金属层的正方形贴片在X和Y方向上的偏移量均为半个周期长度。

作为本发明的进一步改进，所述介质基板为聚酰亚胺挠性CCL板材，所述上层金属层和下层金属层材料为铜。

作为本发明的进一步改进，所述正方形贴片的排布周期ax＝ay＝0.55mm，所述正方形贴片边长d＝0.4mm，所述介质基板的厚度ts＝0.0254mm，相对介电常数为3.5，损耗角正切Df＝0.018。

一种基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面，其包括多个人工电介质表面单元，所述多个人工电介质表面单元周期排列，所述人工电介质表面单元包括由上至下依次设置的上层金属层、介质基板和下层金属层，所述上层金属层和下层金属层均由大小相等的正方形贴片周期阵列而成，所述上层金属层和下层金属层的正方形贴片在X和Y方向上均存在相对偏移。

作为本发明的进一步改进，所述多个人工电介质表面单元沿Z方向周期排列。

本发明的有益效果：

本发明的基于紧耦合双面贴片结构的人工电介质表面的等效相对介电常数的调节范围较宽，上限值较高，可以满足现有高性能应用场合下对电磁波灵活调控的需要。

本发明提出人工电介质表面的单元谐振频率较高，可以满足在较高微波频率比如在20GHz以上实现较高相对介电常数的要求。