CN107196050B - 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线 - Google Patents

一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线 Download PDF

Info

Publication number
CN107196050B
CN107196050B CN201710552686.9A CN201710552686A CN107196050B CN 107196050 B CN107196050 B CN 107196050B CN 201710552686 A CN201710552686 A CN 201710552686A CN 107196050 B CN107196050 B CN 107196050B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
radiation
layer
electromagnetic metamaterial
metal patch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710552686.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107196050A (zh
Inventor
曹卫平
刘晓倩
李思敏
张惠敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201710552686.9A priority Critical patent/CN107196050B/zh
Publication of CN107196050A publication Critical patent/CN107196050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107196050B publication Critical patent/CN107196050B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

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。

Description

一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线。
背景技术
随着电子科技的进步和电子通讯的高速发展，通信电子设备也朝着种类多样化、功能全面化的方向发展。天线作为通信电子设备中最基本的部件之一，需要同时满足多种严格的指标要求，如多频段、小型化、高增益等。但是传统的天线设计方法已经无法满足现代通讯发展的需求。
随着近年来电磁超材料技术的成熟，超材料与天线的结合也受了越来越广泛的关注。在实际工程应用中，合理的设计电磁超材料单元结构，使其在工作频带内具有特殊的电磁特性，然后加载在天线上，实现天线辐射性能(多频化、小型化、高增益)的改善。电磁超材料与天线的结合，突破了人们对传统天线设计方法的认知，为天线的研究与设计开创了一条崭新的道路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有天线无法同时兼顾小型化、多频化和高增益的问题，提供一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，以减小天线的尺寸，满足***对目标的探测要求。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，主要由金属背腔和天线辐射板组成；金属背腔为上顶面开口的中空正方体，天线辐射板覆盖在金属背腔的上顶面；
天线辐射板由辐射层、电磁超材料层、地板层和馈电点组成；其中位于上层的辐射层、位于中层的电磁超材料层和位于下层的地板层自上而下相贴，且辐射层、电磁超材料层和地板层均为大小一致的方形；馈电点位于天线辐射板的中前部，即辐射层、电磁超材料层和地板层对应处均设有馈电点；
上述辐射层包括平面状的辐射绝缘介质基板和印制于辐射绝缘介质基板上表面的辐射金属贴片；辐射金属贴片为方形开槽结构；即辐射金属贴片由方形的金属辐射片、以及开设在该方形的金属辐射片上的2个凸字形槽、2个U形槽和2个方形槽组成；2个凸字形槽对称地开设在方形的金属辐射片的前后2条对边的边缘处，且这2个凸字形槽位于辐射金属贴片的纵向中线上；2个U形槽相对地开设在方形的金属辐射片的左右2条对边的边缘处，且这2个U形槽分别位于辐射金属贴片的横向中线的两侧；2个方形槽对称地开设在方形的金属辐射片的左右两侧，且这2个方形槽位于辐射金属贴片的横向中线上；
上述电磁超材料层包括平面状的电磁超材料绝缘介质基板、印制于电磁超材料绝缘介质基板上表面的上电磁超材料金属贴片和印制于电磁超材料绝缘介质基板下表面的下电磁超材料金属贴片；上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片关于电磁超材料绝缘介质基板镜像对称设置，两者均为星形放射结构；即上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片均由4条以上的长条状的金属臂组成，且上电磁超材料金属贴片的金属臂和下电磁超材料金属贴片的金属臂的数量相同；这些金属臂关于上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片的中心呈放射状设置；每条金属臂上均设有金属过孔，上电磁超材料金属贴片上和下电磁超材料金属贴片上的2条镜像相对的金属臂通过该条金属过孔相互连通；
上述地板层包括平面状的地板绝缘介质基板和印制于地板绝缘介质基板下表面的地板金属贴片；地板金属贴片为方形开缝结构；即地板金属贴片由方形的金属地板片、以及开设在方形的金属地板片的中心处的2条交叉成十字形的缝隙组成；2条缝隙的延伸方向沿该方形的金属地板片的对角线方向。
上述方案中，金属背腔的下底面为平面或弧面。
上述方案中，辐射金属贴片的2个凸字形槽的对称中心线与辐射金属贴片的纵向中线重合；辐射金属贴片的2个方形槽的对称中心线与辐射金属贴片的横向中线重合。
上述方案中，辐射金属贴片的金属片的其中2个对角设有切角。
上述方案中，上电磁超材料金属贴片的所有金属臂的长度相等，下电磁超材料金属贴片上的所有金属臂的长度相等。
上述方案中，上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片上的每2条金属臂之间的夹角均相等。
上述方案中，上电磁超材料金属贴片和下电磁超材料金属贴片上的每条金属臂上设有让该条金属臂从长度方向上断开的间隙。
上述方案中，地板金属贴片上的2条缝隙的中心相交。
上述方案中，馈电点位于天线辐射板的纵向中线上，且位于天线辐射板的横向中线的前侧。
上述方案中，辐射层、电磁超材料层和地板层通过绝缘螺钉固定在一起。
与现有技术相比，本发明由第一层辐射层、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。
附图说明
图1为一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线的整体结构示意图。
图2为一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线的第一层结上表面构示意图。
图3为一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线的第二层结构上表面示意图。
图4为一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线的第二层结构下表面示意图。
图5为一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线的第三层结构下表面示意图。
图6为本发明天线的VSWR测试曲线图。
图7为本发明天线的Gain测试曲线图。
图8为本发明天线的AR测试曲线图。
图中标号：1、金属背腔；2、天线辐射板；
2-1、辐射层；2-1-1、辐射绝缘介质基板；2-1-2、辐射金属贴片；2-1-2-1、金属辐射片；2-1-2-2、凸字形槽；2-1-2-3、U形槽；2-1-2-4、方形槽；
2-2、电磁超材料层；2-2-1、电磁超材料绝缘介质基板；2-2-2、上电磁超材料金属贴片；2-2-3、下电磁超材料金属贴片；2-2-2-1、金属臂；2-2-2-2、间隙；2-2-2-3、金属过孔；
2-3、地板层；2-3-1、地板绝缘介质基板；2-3-2、地板金属贴片；2-3-2-1、金属地板片；2-3-2-2、缝隙；
2-4、馈电点；
2-5、绝缘螺钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，实例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“中”、“左”“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向仅是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线，如图1所示，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，即金属背腔1由左侧面、右侧面、前侧面、后侧面和下底面所构成的腔体。金属背腔1的上顶面留有开口供天线辐射板2覆盖。在本实施例中，天线辐射板2与金属背腔1通过绝缘螺钉2-5固定连接。金属背腔1与天线辐射板2形成一个密闭的正方形中空腔体。金属背腔1的下底面为平面或弧面。金属背腔1可以有效屏蔽后向辐射和外界干扰，并增强天线辐射方向性，同时作为天线辐射板2的载体，起到了很好的固定作用。在本发明优选实施例中，整个天线安装在弹体内部，内部工作环境复杂。为了减小外部对天线辐射性能的影响，用了四面封闭的金属背腔1结构。金属背腔1是由厚度约1.5mm的铝合金弯折制成，制备非常简便，极大地节约了成本。为了让整个天线的剖面高度尽量低，减小与其他设备之间的干扰，金属背腔1的高度为天线工作中心频率对应自由空间波长的1/67左右。在本实施例中，金属背腔1的高度为10mm。金属背腔1的下底面的中部留有固定馈电位置的孔位。
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。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，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，这样的层叠结构有利于实现天线的小型化，实现低剖面。辐射层2-1、电磁超材料层2-2和地板层2-3既可以通过工艺压制在一起，也可以通过绝缘螺钉2-5固定在一起。为了能够更好的将辐射层2-1、电磁超材料层2-2和地板层2-3固定在一起，本实施例采用绝缘螺钉2-5实现三者的固定。馈电点2-4位于天线辐射板2的中前部，辐射层2-1、电磁超材料层2-2和地板层2-3的对应处均设有馈电点2-4，辐射层2-1、电磁超材料层2-2和地板层2-3通过馈电点2-4实现同轴馈电。在本发明中，馈电点2-4位于天线辐射板2的纵向中线上，且位于天线辐射板2的横向中线的前侧。具体来说，馈电点2-4位于天线辐射板2中心点的下前方8mm，左边0.5mm处。
参见图2，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。凸字形槽2-1-2-2、U形槽2-1-2-3和方形槽2-1-2-4的作用是用来增加天线的电流路径，减小天线的尺寸。辐射金属贴片2-1-2的金属片的其中2个对角设有切角，该切角的位置设置在向右倾斜的对角线所对应的2个对角上，以实现圆极化。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，即这2个凸字形槽2-1-2-2位于前后2条对边的中部。在本实施例中，2个凸字形槽2-1-2-2的形状和大小完全一致，且这2个凸字形槽2-1-2-2的对称中心线与辐射金属贴片2-1-2的纵向中线重合。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，即其中1个U形槽2-1-2-3位于左对边的下部，另外1个U形槽2-1-2-3位于左对边的上部；2个方形槽2-1-2-4对称地开设在方形的金属片的左右两侧。在本实施例中，2个U形槽2-1-2-3的形状和大小完全一致。2个方形槽2-1-2-4对称地开设在方形金属辐射片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，即这2个方形槽2-1-2-4位于左右两侧的前后方向的中部。在本实施例中，2个方形槽2-1-2-4的形状和大小完全一致，且这2个方形槽2-1-2-4的对称中心线与辐射金属贴片2-1-2的横向中线重合。
参见图2和图3，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。在本实施例中，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12条金属臂2-2-2-1按照相隔一定的角度排布成的星状结构。在实际的工程应用中，各个金属臂2-2-2-1相隔角度α可以随意选择，即星状结构可以由周期结构排布而成，也可以由非周期结构排布而成。在本实施例中，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上的每2条金属臂2-2-2-1之间的夹角均相等，即金属臂2-2-2-1采用的是周期排布，金属臂2-2-2-1之间相隔的角度α是一样的，都是30°。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的各个金属臂2-2-2-1的长度可以根据天线的具体工作频段进行选择。上电磁超材料金属贴片2-2-2的所有金属臂2-2-2-1的长度相等，下电磁超材料金属贴片2-2-3上的所有金属臂2-2-2-1的长度相等。在本实例中，上电磁超材料金属贴片2-2-2的金属臂2-2-2-1长是一样的，都为24.5mm，下电磁超材料金属贴片2-2-3的金属臂2-2-2-1长是一样的，均为27.5mm。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的各个金属臂2-2-2-1的宽度根据实际应用条件决定。在本实施列中，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的所有金属臂2-2-2-1的宽度一致的，均为2.5mm。另外，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上的每条金属臂2-2-2-1上还可以进一步增设有让该条金属臂2-2-2-1从长度方向上断开的间隙2-2-2-2，这样使得电磁超材料SRR结构单元的谐振环可以等效为一个LC谐振电路。各个金属臂2-2-2-1断开的间隙2-2-2-2宽度可以相等，也可以不相等，间隙2-2-2-2的宽度可根据工作频段的不同进行调节。在本实施例中，上电磁超材料金属贴片2-2-2的金属臂2-2-2-1断开的间隙2-2-2-2是一样的，均为2.5mm，下电磁超材料金属贴片2-2-3的金属臂2-2-2-1的间隙2-2-2-2是一样的，均为1.5mm。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上的每条金属臂2-2-2-1上均设有金属过孔2-2-2-3，金属过孔2-2-2-3贯通电磁超材料绝缘介质基板2-2-1的上下表面，这样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。在本实施例中，金属过孔2-2-2-3的直径为1.5mm。在本实施例中，由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均有一条金属臂2-2-2-1通过馈电点2-4，因此这2条金属臂2-2-2-1上的金属过孔2-2-2-3与馈电点2-4的通孔共用，即上下表面的超材料结构单元用11个金属过孔2-2-2-3贯通起来，其中一组没有用金属过孔2-2-2-3贯通的是馈电经过的位置。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形成电磁超材料结构，该电磁超材料结构能够在工作频段内产生高磁导率特性，实现电磁波介质波长的减小，进而实现天线的小型化。
参见图4，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。地板金属贴片2-3-2的2条缝隙2-3-2-2的中心相交。2条缝隙2-3-2-2的宽度和长度影响着天线的谐振频率和圆极化。地板金属贴片2-3-2的2条缝隙2-3-2-2的长度比例可以根据具体工作频段调节，长度比例影响着天线的圆极化和双频比范围。在本实施例中，2条缝隙2-3-2-2的长度不相等，宽度相等且均为1mm。在本发明实例中，十字缝隙2-3-2-2的双频比是1.05。地板层2-3的作用是实现天线的圆极化，减小天线的尺寸。
辐射绝缘介质基板2-1-1、电磁超材料绝缘介质基板2-2-1和地板绝缘介质基板2-3-1均由绝缘介质材料制成。上述绝缘介质基板一方面作为金属贴片的载体，另一方面也影响金属贴片的尺寸，即当绝缘介质基板的厚度或介电常数发生变化时，绝缘介质基板表面的金属贴片的尺寸需要进行微调。在本实例中，绝缘介质基板的材料为介电常数为10.2的罗杰斯介质板，厚度为0.635mm。辐射金属贴片2-1-2、上电磁超材料金属贴片2-2-2、下电磁超材料金属贴片2-2-3和地板金属贴片2-3-2的材料可以为金、银、锡等金属材料，但综合考虑性能与成本，上述贴片均采用铜材料制备。
本天线未进行任何有耗加载，增益较高，能满足***对探测距离和精度的要求。图6为本发明实施例天线的驻波测试曲线图。如图6所示，在双频谐振的频带范围内，420MHz-430MHz以及460MHz-470MHz均满足S11≤-10dBi，天线的相对带宽达到11.7％。图7是天线的增益测试曲线图，如图所示，在工作频带内，天线的增益均大于-12dBi，满足工程应用的需要。图8是天线的轴比测试结果，天线具有很好的圆极化性能。
综上所述，本发明是一种加载电磁超材料的小型化双频段圆极化天线。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。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一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）上的每条金属臂（2-2-2-1）上设有让该条金属臂（2-2-2-1）从长度方向上断开的间隙（2-2-2-2）；
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。
2.根据权利要求1所述的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：金属背腔（1）的下底面为平面或弧面。
3.根据权利要求1所述的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：辐射金属贴片（2-1-2）的2个凸字形槽（2-1-2-2）的对称中心线与辐射金属贴片（2-1-2）的纵向中线重合；辐射金属贴片（2-1-2）的2个方形槽（2-1-2-4）的对称中心线与辐射金属贴片（2-1-2）的横向中线重合。
4.根据权利要求1所述的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：辐射金属贴片（2-1-2）的金属片的其中2个对角设有切角。
5.根据权利要求1所述的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：上电磁超材料金属贴片（2-2-2）的所有金属臂（2-2-2-1）的长度相等，下电磁超材料金属贴片（2-2-3）上的所有金属臂（2-2-2-1）的长度相等。
6.根据权利要求1所述的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：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）上的每2条金属臂（2-2-2-1）之间的夹角均相等。
7.根据权利要求1所述的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：地板金属贴片（2-3-2）上的2条缝隙（2-3-2-2）的中心相交。
8.根据权利要求1所述的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：馈电点（2-4）位于天线辐射板（2）的纵向中线上，且位于天线辐射板（2）的横向中线的前侧。
9.根据权利要求1所述的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：辐射层（2-1）、电磁超材料层（2-2）和地板层（2-3）通过绝缘螺钉（2-5）固定在一起。
CN201710552686.9A 2017-07-07 2017-07-07 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线 Active CN107196050B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710552686.9A CN107196050B (zh) 2017-07-07 2017-07-07 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710552686.9A CN107196050B (zh) 2017-07-07 2017-07-07 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107196050A CN107196050A (zh) 2017-09-22
CN107196050B true CN107196050B (zh) 2023-05-30

Family

ID=59883639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710552686.9A Active CN107196050B (zh) 2017-07-07 2017-07-07 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107196050B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107799892B (zh) * 2017-09-29 2019-12-27 深圳大学 一种介质板堆叠的超表面磁电偶极子天线
CN109873249A (zh) * 2017-12-04 2019-06-11 北京自动化控制设备研究所 一种带空气背腔的微带导航天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055064A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 雷凌科技股份有限公司 用于一多输入多输出无线通信***的圆极化天线
CN102570016A (zh) * 2011-12-14 2012-07-11 安徽锦特微波电子有限公司 小型化双频圆极化异向介质微带天线

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPO425096A0 (en) * 1996-12-18 1997-01-16 University Of Queensland, The Radial line slot antenna
CN101060203A (zh) * 2007-06-11 2007-10-24 北京航空航天大学 一种改进的双频圆极化高增益层叠微带天线的设计方法
CN202034481U (zh) * 2011-03-01 2011-11-09 桂林电子科技大学 超介质智能加载天线
US8742990B2 (en) * 2011-12-29 2014-06-03 Mediatek Inc. Circular polarization antenna
CN103311657A (zh) * 2012-03-15 2013-09-18 深圳光启创新技术有限公司 天线装置
CN105428804B (zh) * 2015-12-22 2018-05-22 北京航空航天大学 一种采用圆柱共形电磁带隙结构的宽波束圆极化y形-h形槽小型化圆贴片天线
CN105958189B (zh) * 2016-05-31 2018-06-26 桂林电子科技大学 一种小型化宽带天线
CN207052749U (zh) * 2017-07-07 2018-02-27 桂林电子科技大学 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055064A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 雷凌科技股份有限公司 用于一多输入多输出无线通信***的圆极化天线
CN102570016A (zh) * 2011-12-14 2012-07-11 安徽锦特微波电子有限公司 小型化双频圆极化异向介质微带天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN107196050A (zh) 2017-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. A low-cost, single-layer, dual circularly polarized antenna for millimeter-wave applications
US10749272B2 (en) Dual-polarized millimeter-wave antenna system applicable to 5G communications and mobile terminal
Banerjee et al. A review on circularly polarized antennas, trends and advances
WO2018028162A1 (zh) 一种去耦组件、多天线***及终端
CN109687125B (zh) 一种基于多模融合的超低剖面双频宽波束微带天线
CN109742550B (zh) 一种加载米字形人工磁导体的低背向辐射的天线***
US11196175B2 (en) Antenna device
CN103199336B (zh) 应用于北斗***的双框带切口四桥跨接微带天线
CN114976665B (zh) 一种加载频率选择表面辐射稳定的宽带双极化偶极子天线
CN112615147B (zh) 基于正交模式的紧凑型低耦合可扩展mimo天线
CN113594677A (zh) 毫米波高增益串馈微带环天线
CN106207474B (zh) 一种馈电结构带有谐振环的宽频带圆极化交叉偶极子天线
US10283867B2 (en) Square shaped multi-slotted 2.45 GHz wearable antenna
CN112490656A (zh) 一种具有定位能力的小型圆极化gps-bd微带天线
CN107196050B (zh) 一种加载电磁超材料的小型化双频带圆极化天线
CN109560388A (zh) 基于基片集成波导喇叭的毫米波宽带圆极化天线
CN111628286B (zh) 双频双圆极化天线
US20200365999A1 (en) Ka Band Printed Phased Array Antenna for Satellite Communications
Ginting et al. Proximity-coupled L-band patch array antenna fed by binomial power distribution
CN110444876B (zh) 高增益宽带圆极化天线及无线通信设备
KR101729036B1 (ko) 모노폴 안테나
US11095035B2 (en) Broad band dipole antenna
EP4266502A1 (en) Antenna structure, electronic device and wireless network system
CN113839187B (zh) 一种寄生单元加载的高增益双频微带天线
TWI515961B (zh) 指向性天線及用於指向性天線之輻射場型調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20170922

Assignee: Guilin Jiuyu Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980045858

Denomination of invention: A miniaturized dual band circularly polarized antenna loaded with electromagnetic metamaterials

Granted publication date: 20230530

License type: Common License

Record date: 20231107

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract