[实用新型]新型K波段高增益超材料微带天线

说明书

本实用新型公开了一种新型K波段高增益超材料微带天线，包括金属接地板，金属接地板上方设置有超材料介质基板，超材料介质基板的表面中部设置有辐射贴片，辐射贴片中部设置有同轴线馈电探针，同轴线馈电探针的一端与辐射贴片连接，另一端与金属接地板连接，辐射贴片的四周环绕设置超材料基元，超材料基元与辐射贴片之间设有空隙，每个超材料基元由若干个铜贴片组合而成，相邻的铜贴片之间存在重叠区域。本实用新型天线结构简单，无拓扑优化中常出现的棋盘格式，可加工性强，制造成本低，效果明显，若将该天线用于汽车毫米波雷达上，将提高雷达探测距离。

技术领域

本实用新型涉及通信天线技术领域，具体地指一种新型K波段高增益超材料微带天线。

背景技术

微带天线由介质基板、金属辐射贴片、馈线装置和金属接地板组成，并通过金属辐射贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射电磁波。微带天线具有体积小、重量轻、易与载体共形等优点，但同时存在增益低、方向性差、辐射效率低和损耗大等缺点和不足。常用的提高微带天线增益的方法有通过使用介电常数较低的介质板来降低天线的固有品质因子、添加寄生贴片或将单一天线组成阵列的形式，但这些方法在提高天线增益的同时也带了如尺寸变大、结构复杂和成本增高等方面的缺点。

超材料是一类人工复合结构材料，它可以通过周期性的人工结构对外加电磁场产生相应的响应，超材料理论上可以得到任意数值的磁导率或介电常数，极大突破了人类对传统材料的认识禁锢。近年来，随着超材料理论的发展，超材料开始在微波和天线等领域得到应用，超材料能阻止特定频率范围内的光波在其中的传播，但必须使设计的超材料谐振频率与微带天线的工作频率一致，基板与谐振贴片组成的结构具有电磁超特性，当天线的工作频率位于超材料的谐振频带中时，天线表面波受到抑制，天线辐射效率增高，增益增大，这对于设计高增益，宽波束、小型化的微带天线意义重大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型K波段高增益超材料微带天线，结构简单，加工方便，能够在不改变普通微带天线结构的基础上，通过引入新型超材料基元可有效增大天线增益。

为实现上述目的，本实用新型所设计的新型K波段高增益超材料微带天线，包括金属接地板，其特殊之处在于，所述金属接地板上方设置有超材料介质基板，所述超材料介质基板的表面设置有辐射贴片，所述辐射贴片中部设置有同轴线馈电探针，所述同轴线馈电探针的一端与辐射贴片连接，另一端与金属接地板连接，所述辐射贴片的四周环绕设置超材料基元，所述超材料基元与辐射贴片之间设有空隙，每个超材料基元由若干个正方形铜贴片组合而成，相邻的铜贴片之间存在小尺寸的重叠。

进一步地，所述超材料基元沿辐射贴片外围成圈状刻蚀于超材料介质基板上。

更进一步地，所述超材料基元中相邻铜贴片之间的重叠宽度为0.05mm。

更进一步地，所述铜贴片为正方形结构。

更进一步地，所述超材料基元由若干个正方形结构的铜贴片排列组合形成的正方形结构。

更进一步地，所述微带天线的工作频率落在超材料基元的谐振禁带的频率范围内。

更进一步地，所述超材料基元为对称结构。

更进一步地，所述超材料介质基板为介电常数为2.25的聚乙烯板。

更进一步地，所述同轴线馈电探针设置于辐射贴片中心且偏向辐射贴片宽度方向1.2523mm。

更进一步地，所述超材料介质基板上超材料基元与边缘处设有空隙，所述超材料基元之间设有空隙。