專利名稱：Crlh-tl電磁超介質(zhì)天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 CRLH-TL(Composite Right and Left Handed Transmission Line) 電磁超介質(zhì)天線，具體涉及利用接地面的螺旋負(fù)荷(spiral loading)而小型化的CRLH-TL 電磁超介質(zhì)天線。
背景技術(shù)：
最近在電磁波應(yīng)用領(lǐng)域受到矚目的電磁超介質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示在一般電磁學(xué)理論沒有提及過(guò)的特殊現(xiàn)象，在分散特性方面群速度和相位速度具備不同的符號(hào)，而以左手進(jìn)行法則說(shuō)明電子波進(jìn)行，而不是用右手進(jìn)行法則。例如，在自由空間以電磁超介質(zhì)進(jìn)行電磁波時(shí)，透射波的橫方向成分與入射波的相反，將右手進(jìn)行法則的線路(RH-TL)和左后進(jìn)行法則的線路(LH-TH)結(jié)合時(shí)，通過(guò)及阻斷帶寬的形成與現(xiàn)有的單獨(dú)的RHTL不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供利用接地面的螺旋負(fù)荷而小型化的CRLH-TL電磁超介質(zhì)天線。本發(fā)明的技術(shù)解決方案在于根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線在接地面以螺旋形態(tài)的螺旋負(fù)荷體現(xiàn)，而調(diào)整 CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電抗成分，從而共振頻率減少。本發(fā)明的有利效果在于根據(jù)本發(fā)明，可提供在接地面以螺旋形態(tài)的螺旋負(fù)荷體現(xiàn)，而調(diào)整CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電抗成分，得到低共振頻率而被小型化的天線。


圖1是CRLH-TL結(jié)構(gòu)的等值電路及單元的示意圖；圖2是根據(jù)CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電路的電波常數(shù)-頻率圖表的示意圖；圖3是將根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線按層分離的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線的俯視圖，圖示補(bǔ)丁和供電線路；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線的仰視圖，根據(jù)螺旋形態(tài)的槽圖示螺旋負(fù)荷；圖6是根據(jù)兩個(gè)單元的螺旋負(fù)荷都以順時(shí)針方向形成的螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)的回波損失的示意圖；圖7是在圖6中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3的0次共振頻率的增益分布或放射圖案的示意圖；圖8是根據(jù)兩個(gè)單元的螺旋負(fù)荷以相對(duì)的方向形成時(shí)的螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)的回波損失的示意圖9是在圖8中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3的0次共振頻率的增益分布或放射圖案的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參考附圖詳細(xì)說(shuō)明CRLH-TL電磁超介質(zhì)天線。圖1是CRLH-TL結(jié)構(gòu)的等值電路及單元的示意圖。參考圖1，CRLH-TL結(jié)構(gòu)的等值電路(100)由直列誘導(dǎo)體(Lk)、并列電容(Ck)、并列誘導(dǎo)體(LJ、直列電容(Cl)構(gòu)成，包括單元(Unit cell，110)。這時(shí)，直列誘導(dǎo)體(Lk)、并列電容(Ck)是為了將一般結(jié)構(gòu)的電路等值化而顯示的。并且并列誘導(dǎo)體(LJ、直列電容(Q) 是為了將CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電路等值化而添加的。根據(jù)本發(fā)明的天線應(yīng)用的電磁超介質(zhì)(Metamaterial)以CRLH-TL結(jié)構(gòu)為代表性， 此結(jié)構(gòu)的共振模式不僅具有在現(xiàn)有天線中顯示的陽(yáng)的差數(shù)(+)共振模式而且具有陰的差數(shù)㈠共振模式。CRLH-TL結(jié)構(gòu)的共振模式中有電波常數(shù)為’ 0’的0次共振模式。這種0次共振模式中波長(zhǎng)為無(wú)限大，而且并不發(fā)生根據(jù)電波傳送的相位遲延。因0次共振模式的共振頻率由構(gòu)成CRLH-TL的電抗成分決定，而并不依靠天線的長(zhǎng)度，因此有利于天線的小型化。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線在接地面形成螺旋(spiral)形態(tài)的負(fù)荷 (loading)而調(diào)整電抗成分，得到低共振頻率，并小型化。如上說(shuō)明，0次共振頻率根據(jù)電抗成分而決定，因此根據(jù)本發(fā)明的天線中螺旋負(fù)荷 (spiral loading)的作用為增加并列誘導(dǎo)體(Lj，從而可降低0次共振頻率。圖2是根據(jù)CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電路的電波常數(shù)-頻率圖表的示意圖。參考圖2，可得知利用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CRLH-TL結(jié)構(gòu)的天線根據(jù)RH領(lǐng)域 (Right Hand region)和LH領(lǐng)域(Left Hand region)而共振頻率不同，不僅能得到陽(yáng)的差數(shù)(+)共振頻率，而且可得到0次、陰的差數(shù)(-)共振頻率。圖3是將根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線按層分離的示意圖。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CTLH-TL天線(300)以兩個(gè)單元構(gòu)成。例如，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CTLH-TL天線(300)的中間設(shè)置介電常數(shù)為2. 2、 大小為55mmX55mmX 1.5mm的電介質(zhì)基板，上層(311)可設(shè)置寬為8mm的供電線路(351) 及大小為12. 4mmX25mm的兩個(gè)補(bǔ)丁(321，322)。并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CTLH-TL天線(300)中補(bǔ)丁(331，332)的間距為 0. 2mm，下層(312)可設(shè)置形成寬為0. 2mm、間距為0. 2mm的螺旋形態(tài)的槽的接地面。并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CTLH-TL天線(300)的上層的補(bǔ)丁(321，322)和下層的螺旋負(fù)荷(341,342)可通過(guò)半徑0. 2mm的導(dǎo)通孔(via) (331,332)而連接。如上述，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CTLH-TL天線(300)以螺旋形態(tài)的槽體現(xiàn)螺旋負(fù)荷。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線的俯視圖，圖示補(bǔ)丁和供電線路；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的以兩個(gè)單元構(gòu)成的CTLH-TL天線的仰視圖，根據(jù)螺旋形態(tài)的槽圖示螺旋負(fù)荷；圖6是根據(jù)兩個(gè)單元的螺旋負(fù)荷都以順時(shí)針方向形成的螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)的回波損失的示意圖。參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線兩個(gè)單元的螺旋負(fù)荷都以順時(shí)針方向相同的方向形成時(shí)，隨著各自的螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)增加，-1次共振頻率和0次共振頻率下降。圖7是在圖6中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3的0次共振頻率的增益分布或放射圖案的示意圖。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線單元的螺旋負(fù)荷中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3時(shí)， 對(duì)O次共振頻率的最大增益為0. 03dBi。圖8是兩個(gè)單元的螺旋負(fù)荷以相對(duì)的方向形成時(shí)的螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)的回波損失的示意圖。參考圖8，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線，兩個(gè)中第一個(gè)單元的螺旋負(fù)荷向順時(shí)針方向，第二個(gè)單元的螺旋負(fù)荷向反時(shí)針方向而成為相對(duì)的方向形成，隨著對(duì)各自的旋轉(zhuǎn)數(shù)增加，-1次共振頻率和0次共振頻率降低。圖9是在圖8中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3的0次共振頻率的增益分布或放射圖案的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線，在如圖8所示中的單元的螺旋負(fù)荷中螺旋旋轉(zhuǎn)數(shù)為3時(shí)，對(duì)0次共振頻率的最大增益為-1. 75dBi。并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的天線可根據(jù)單元的數(shù)、補(bǔ)丁大小、導(dǎo)通孔(via)的大小、電介質(zhì)基板的大小、螺旋負(fù)荷的寬和間距及方向和旋轉(zhuǎn)數(shù)、供電位置及方法等變化得到用戶所愿的天線性能。如上述，根據(jù)本發(fā)明的天線在接地面形成螺旋形態(tài)的負(fù)荷而調(diào)節(jié)CRLH-TL結(jié)構(gòu)的電抗成分，并得到不依賴天線的長(zhǎng)度的低0次共振頻率或陰的差數(shù)共振頻率，實(shí)現(xiàn)天線小型化。如上所述本發(fā)明雖然通過(guò)限定的實(shí)施例和附圖進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，具有本發(fā)明領(lǐng)域的一般知識(shí)者可將這些記載進(jìn)行多種修訂或變形。因此本發(fā)明領(lǐng)域并不局限于說(shuō)明的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)根據(jù)專利權(quán)利要求書及與專利權(quán)利要求書均等物而定。
權(quán)利要求
1.是一種天線，其特征在于在接地面以螺旋(spiral)形態(tài)的螺旋負(fù)荷(spiral loading)形成，而調(diào)節(jié)CRLH-TL(Composite Right and Left Handed Transmission Line) 結(jié)構(gòu)的電抗成分，并減少共振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述螺旋負(fù)荷在所述CRLH-TL結(jié)構(gòu)中增加并列誘導(dǎo)體(U)時(shí)，0次共振頻率將減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述螺旋負(fù)荷以所述螺旋形態(tài)的槽而體現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述螺旋的旋轉(zhuǎn)數(shù)量增加時(shí)，所述共振頻率下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于所述螺旋負(fù)荷以兩個(gè)單元構(gòu)成，所述兩個(gè)單元都向順時(shí)針方向形成時(shí)，所述螺旋的旋轉(zhuǎn)數(shù)量增加時(shí)，-1次共振頻率及0次共振頻率將下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其特征在于所述螺旋負(fù)荷由兩個(gè)單元構(gòu)成，所述兩個(gè)單元向順時(shí)針方向和反時(shí)針方向以相對(duì)的方向形成時(shí)，所述螺旋旋轉(zhuǎn)的數(shù)量增加時(shí)，-1次共振頻率及0次共振頻率將下降。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于根據(jù)構(gòu)成所述螺旋負(fù)荷的單元的數(shù)、補(bǔ)丁大小、導(dǎo)通孔(via)的大小、電介質(zhì)基板的大小、所述螺旋負(fù)荷的寬、所述螺旋負(fù)荷的間距及所述螺旋負(fù)荷的方向和所述螺旋負(fù)荷的供電位置及所述螺旋負(fù)荷的供電方法的變化而調(diào)整性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于中間設(shè)置所述電介質(zhì)基板，上層設(shè)置供電線路及兩個(gè)補(bǔ)丁，上層的補(bǔ)丁和下層的螺旋負(fù)荷通過(guò)導(dǎo)通孔(via)而連接，在所述下層設(shè)置形成螺旋形態(tài)的槽的接地面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在接地面形成以螺旋(spiral)形態(tài)的螺旋負(fù)荷(spiral loading)，而調(diào)節(jié)CRLH-TL(Composite Right and Left Handed Transmission Line)結(jié)構(gòu)的電抗成分，并減少共振頻率的天線。
文檔編號(hào)H01Q5/02GK102210058SQ200980144601
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者成元模, 柳秉勛, 池正根 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Emw