[发明专利]一种K波段超材料微带天线

说明书

本发明公开了一种K波段超材料微带天线，包括天线基板、辐射微带贴片、超材料单元、金属接地板、同轴馈电探针，其中，超材料单元过渡圆弧基元为三条具有倒角的相互平行的折线，所述基元为三相互平行的通‑断线，每条通‑断线为连续直线或具有间隔的断线，将连续直线记为1、间隔断线记为0，形成111、110、101、011、001、010、100、000的编码组合，每个基元的结构为编码组合中的一种。本发明设计的一种K波段超材料微带天线，不仅克服了传统微带天线增益低的问题，并且大大简化了超材料单元的复杂结构，具有制备简单，增益高的优点。

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，具体地是指一种K波段超材料微带天线。

背景技术

微带天线具有低剖面、质量轻、易共形的优点在电子通信领域得到广泛应用，然而微带天线损耗大、增益低,因此,提高微带天线增益成为研究的热点。目前用于提高微带天线增益的方法很多，传统的方法有组成天线阵、加载反射器、超材料频率选择表面(FSS)、零折射率材料、高阻表面的应用为提高天线增益带来了新的方法，诸多学者进行了研究，成果丰硕。然而利用通-断线的通断产生电磁谐振禁带抑制微带天线表面波的超材料设计方法还未有研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提出一种K波段超材料微带天线，通过基板上的超材料单元抑制微带天线表面波，提升天线增益。

为实现上述目的，本发明所设计的一种K波段超材料微带天线，包括天线基板，所述天线基板的下表面设置有金属接地板，上表面中部设置有微带贴片，所述微带贴片上设置有同轴线馈电探针，所述天线基板的上表面、微带贴片外部刻蚀超材料单元，其特殊之处在于，所述超材料单元为框型封闭结构，包括设置于四角的过渡圆弧基元和设置于过渡圆弧基元之间的基元，所述过渡圆弧基元为三条具有倒角的相互平行的折线，所述基元为三相互平行的通-断线，每条通-断线为连续直线“－”或具有一个间隔的断线“--”，将连续直线记为1、间隔断线记为0，对应111、110、101、011、001、010、100、000的编码组合，每个基元的结构为编码组合中的一种。

进一步地，所述基元中每条通-断线对应一个设计变量，通过通-断线进行0-1编码后基于遗传算法的求解策略，并使用MATLAB接口工具箱确定基元的结构排布。

更进一步地，所述过渡圆弧基元为4个，所述基元为12个。

更进一步地，所述过渡圆弧基元的折线为相互垂直的直线并通过四分之一圆弧过渡连接。

更进一步地，所述基元的通-断线结构编码分别为：000、000、000、100、100、100、110、110、101、010、001、011。

更进一步地，所述基元的通-断线之间的垂直间距为0.35mm，连续直线为1.7*0.35*0.017mm的铜金属线；间隔断线为两条0.6*0.35*0.017mm的铜金属线，且两条铜金属线的水平间隔为0.5mm。

更进一步地，所述同轴线馈电探针的特性阻抗为50欧姆，位于天线正中心向微带贴片宽度方向偏移，偏移距离为1.2523mm。

更进一步地，所述天线基板材料为介电常数为2.25的聚四氟乙烯。

与现有技术相比，本发明设计的一种K波段超材料微带天线，不仅克服了传统微带天线增益低的问题，并且大大简化了超材料单元的复杂结构，具有制备简单，增益高的优点。基元采用电路板刻蚀技术，结构简单且不存在小尺寸结构，大大提升了可制备性。基元组成的超材料单元能明显抑制天线表面波，提升微带天线增益，整体结构规则且紧凑，占用空间小，天线增益明显提升，制备成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为本发明的具体实施例的超材料单元离散结构示意图。