[发明专利]一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

摘要

本发明公开一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，由第一层辐射层、第二层电磁超材料层、第三层地板层共同构成天线的辐射板；其中第二层的电磁超材料层改变了该层的相对介电常数和相对磁导率，使得辐射电磁波在该超材料介质中的波长减小，有利于减小天线尺寸，改变了阻抗特性，有利于拓展带宽；此外，五面金属背腔的加入可以有效屏蔽后向辐射和外界干扰，增强天线定向辐射方向性的要求；天线整体没有外加匹配网络，天线的尺寸仅为60mm，相对带宽为11.7％；本发明具有双频带、高增益、小型化、良好的定向辐射、馈电方式简单等特点，能满足弹载天线的探测要求，同时也满足便携式设计要求，还可以应用到其他的领域，并不仅限于导弹飞行器上。

主权项

一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，其特征在于：主要由金属背腔(1)和天线辐射板(2)组成；金属背腔(1)为上顶面开口的中空正方体，天线辐射板(2)覆盖在金属背腔(1)的上顶面；天线辐射板(2)由辐射层(2‑1)、电磁超材料层(2‑2)、地板层(2‑3)和馈电点(2‑4)组成；其中位于上层的辐射层(2‑1)、位于中层的电磁超材料层(2‑2)和位于下层的地板层(2‑3)自上而下相贴，且辐射层(2‑1)、电磁超材料层(2‑2)和地板层(2‑3)均为大小一致的方形；馈电点(2‑4)位于天线辐射板(2)的中前部，即辐射层(2‑1)、电磁超材料层(2‑2)和地板层(2‑3)对应处均设有馈电点(2‑4)；上述辐射层(2‑1)包括平面状的辐射绝缘介质基板(2‑1‑1)和印制于辐射绝缘介质基板(2‑1‑1)上表面的辐射金属贴片(2‑1‑2)；辐射金属贴片(2‑1‑2)为方形开槽结构；即辐射金属贴片(2‑1‑2)由方形的金属辐射片(2‑1‑2‑1)、以及开设在该方形的金属辐射片(2‑1‑2‑1)上的2个凸字形槽(2‑1‑2‑2)、2个U形槽(2‑1‑2‑3)和2个方形槽(2‑1‑2‑4)组成；2个凸字形槽(2‑1‑2‑2)对称地开设在方形的金属辐射片(2‑1‑2‑1)的前后2条对边的边缘处，且这2个凸字形槽(2‑1‑2‑2)位于辐射金属贴片(2‑1‑2)的纵向中线上；2个U形槽(2‑1‑2‑3)相对地开设在方形的金属辐射片(2‑1‑2‑1)的左右2条对边的边缘处，且这2个U形槽(2‑1‑2‑3)分别位于辐射金属贴片(2‑1‑2)的横向中线的两侧；2个方形槽(2‑1‑2‑4)对称地开设在方形的金属辐射片(2‑1‑2‑1)的左右两侧，且这2个方形槽(2‑1‑2‑4)位于辐射金属贴片(2‑1‑2)的横向中线上；上述电磁超材料层(2‑2)包括平面状的电磁超材料绝缘介质基板(2‑2‑1)、印制于电磁超材料绝缘介质基板(2‑2‑1)上表面的上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)和印制于电磁超材料绝缘介质基板(2‑2‑1)下表面的下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)；上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)和下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)关于电磁超材料绝缘介质基板(2‑2‑1)镜像对称设置，两者均为星形放射结构；即上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)和下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)均由4条以上的长条状的金属臂(2‑2‑2‑1)组成，且上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)的金属臂(2‑2‑2‑1)和下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)的金属臂(2‑2‑2‑1)的数量相同；这些金属臂(2‑2‑2‑1)关于上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)和下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)的中心呈放射状设置；每条金属臂(2‑2‑2‑1)上均设有金属过孔(2‑2‑2‑3)，上电磁超材料金属贴片(2‑2‑2)上和下电磁超材料金属贴片(2‑2‑3)上的2条镜像相对的金属臂(2‑2‑2‑1)通过该条金属过孔(2‑2‑2‑3)相互连通；上述地板层(2‑3)包括平面状的地板绝缘介质基板(2‑3‑1)和印制于地板绝缘介质基板(2‑3‑1)下表面的地板金属贴片(2‑3‑2)；地板金属贴片(2‑3‑2)为方形开缝结构；即地板金属贴片(2‑3‑2)由方形的金属地板片(2‑3‑2‑1)、以及开设在方形的金属地板片(2‑3‑2‑1)的中心处的2条交叉成十字形的缝隙(2‑3‑2‑2)组成；2条缝隙(2‑3‑2‑2)的延伸方向沿该方形的金属地板片(2‑3‑2‑1)的对角线方向。