基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復(fù)合天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及陣列疊層微帶天線，尤其是涉及一種帶花瓣型夾層、Mushroom結(jié)構(gòu)、十 字條帶控制結(jié)構(gòu)和CSRR結(jié)構(gòu)的基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復(fù)合天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，無線通信技術(shù)飛速進(jìn)步，大量頻譜資源不斷被開發(fā)使用，因此各種高頻超 高頻的無線通信設(shè)備逐漸得到人們的認(rèn)可，登上了無線技術(shù)發(fā)展的歷史舞臺，諸如RFID系 統(tǒng)、微波存取全球互通系統(tǒng)（WiMAX)以及無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（WLAN)等。這些無線通信設(shè)備 的大量使用為我們的生活提供了很多便利條件，同時(shí)也大大提高了對超高頻段頻譜的利用 率。
[0003] 在移動通信發(fā)展速度越來越快的今天，傳統(tǒng)理論思路設(shè)計(jì)的天線已經(jīng)不能滿足無 線通信高集成化、多頻兼容等需求，以左手材料結(jié)構(gòu)為改進(jìn)思路的系列天線研宄成為天線 設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)，通過加載左手材料等方式大幅度提高了天線各項(xiàng)性能。幾年來，基于左手材料 的復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)因其具有低損耗的特點(diǎn)，并且在結(jié)構(gòu)上具有連續(xù)性，使得復(fù)合左 右手傳輸線結(jié)構(gòu)在損耗以及帶寬等方向都有著優(yōu)于傳統(tǒng)左手材料的特性。因此運(yùn)用復(fù)合左 右手傳輸線結(jié)構(gòu)的思路設(shè)計(jì)出的天線以及其他微波器件能夠?qū)崿F(xiàn)更加優(yōu)良的性能，能夠滿 足天線小型化、多頻、超寬帶等新型天線的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種帶花瓣型夾層、Mushroom結(jié)構(gòu)、十字條帶控制結(jié)構(gòu)和 CSRR結(jié)構(gòu)的基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復(fù)合天線。
[0005] 本發(fā)明為疊層結(jié)構(gòu)，從上至下依次為上層貼片、上基板、夾層貼片、下基板、接地 板，上層貼片為正方形敷銅層，在上層貼片上設(shè)有一矩形縫隙環(huán)，矩形縫隙環(huán)內(nèi)為中心對稱 放置、加載有CSRR左手特性結(jié)構(gòu)的矩形貼片2X2的四元陣，CSRR左手特性結(jié)構(gòu)由兩個(gè)開 口方向相反的同心圓環(huán)構(gòu)成，分離的四個(gè)矩形陣元內(nèi)部加載的CSRR開口朝向依次有90° 轉(zhuǎn)向，分離的四個(gè)矩形陣元由常規(guī)右手特性的中心對稱十字條帶隔離，用于控制陣元及夾 層花瓣的左右手復(fù)合特性；在上層貼片一側(cè)設(shè)有饋電點(diǎn)，在分離的四個(gè)矩形陣元的中心設(shè) 有短路釘；夾層貼片為中心對稱放置的左手特性的花瓣型貼片2X2的四元陣，每個(gè)花瓣型 陣元是被兩個(gè)相互正交的窄邊矩形分割成花瓣型的圓環(huán)，中心為一個(gè)旋轉(zhuǎn)45°的矩形金屬 過孔。
[0006] 所述上基板可采用介電常數(shù)為8~12的低耗高性能介質(zhì)基板材料，優(yōu)選10. 7,上 基板的厚度可為〇. 1~2. 0_，所述下基板可采用介電常數(shù)為2~5的低耗高性能介質(zhì)基板 材料，優(yōu)選2. 2，下基板的厚度可為4~12mm ;上基板和下基板均可采用正方形基板，尺寸可 相同，正方形基板的邊長可為10~30mm。
[0007] 所述上層貼片的邊長可為10~16_，矩形縫隙環(huán)的邊長可為3~10_，矩形縫隙 環(huán)的寬度可為〇. 1~〇. 4mm。
[0008] 所述分離的四個(gè)矩形陣元的邊長可為1~5mm。CSRR左手特性結(jié)構(gòu)外環(huán)的直徑可 為1~4謹(jǐn)，內(nèi)環(huán)的直徑可為0? 5~3. 5謹(jǐn)，環(huán)的寬度可為0? 1~0? 4mm，開口縫寬可為0? 1~ 0. 4mm。十字條帶的臂長可為2~9mm，臂寬可為0. 1~0. 5mm，分離的四個(gè)矩形陣元和十字 條帶之間的縫寬可為0. 1~0. 4mm。
[0009] 所述花瓣型陣元中圓環(huán)的直徑可為1~6mm，兩個(gè)相互正交的窄邊矩形的長與圓 環(huán)的直徑相等，寬可為0. 1~0. 4mm，矩形金屬過孔的邊長可為0. 1~0. 7mm。
[0010] 所述接地板為下層貼片，敷有良導(dǎo)體層，接地板的邊長與上基板和下基板的邊長 相同，為10~3Ctam 〇
[0011] 所述饋電點(diǎn)位于上層貼片上，為穿透基板的圓柱孔，饋電點(diǎn)半徑可為 0. 70mm+ 0. 01mm〇
[0012] 所述短路釘為穿透基板的圓柱孔，短路釘?shù)陌霃娇蔀?. 30mm±0. 01mm。
[0013] 本發(fā)明的雙頻工作頻段可為3. 351~3. 411GHz和5. 214~5. 558GHz。
[0014] 與常規(guī)移動通信微帶天線相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 本發(fā)明將陣列、復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)、左手材料、開環(huán)諧振及疊層等技術(shù)引入移 動通信微帶天線的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)新穎實(shí)用。通過引入陣列技術(shù)，提高了天線的輻射增益特 性。通過引入左右手復(fù)合特性的Mushroom結(jié)構(gòu)，縮小了天線的尺寸，激發(fā)了天線的工作頻 點(diǎn)。通過引入中心對稱放置的左手特性的花瓣型貼片2X2的四元陣，增加了天線的容抗， 增強(qiáng)了天線的左手特性。通過引入中心對稱放置、加載有CSRR左手特性的矩形貼片2X2的 四元陣，也增加了天線的容抗，增強(qiáng)了天線的左手特性。通過引入左手特性的CSRR結(jié)構(gòu)，同 時(shí)增加了天線的容抗和感抗，進(jìn)一步增強(qiáng)了天線的左手特性。通過引入常規(guī)右手特性的中 心對稱十字條帶隔離分離的四個(gè)矩形陣元，可以控制陣元及夾層花瓣的左右手復(fù)合特性。 通過引入三種增強(qiáng)左手特性的結(jié)構(gòu)，降低了天線的回波損耗，使得滿足回波損耗要求的頻 點(diǎn)增加，實(shí)現(xiàn)了天線的雙頻工作。本發(fā)明將復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)引入到移動通信微帶天 線的設(shè)計(jì)中，將陣列、復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)、左手材料、開環(huán)諧振及疊層等多種技術(shù)相互 結(jié)合，設(shè)計(jì)一款雙頻單饋電、高增益小型化的微帶介質(zhì)天線。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的上層貼片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的夾層貼片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的接地板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的回波損耗（Sn)性能圖。在圖5中，橫坐標(biāo)表示頻率（GHz)， 縱坐標(biāo)表示回波損耗強(qiáng)度（dB);坐標(biāo)為直角坐標(biāo)。
[0021] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例在WiMAX頻段上E面及H面天線增益方向圖。圖中，坐標(biāo)為 極坐標(biāo)。
[0022] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例在WLAN頻段上E面及H面天線增益方向圖。圖中，坐標(biāo)為極 坐標(biāo)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案及突出效果作進(jìn)一步說明。
[0024] 參見圖1~4,上基板1為介電常數(shù)為10. 7的正方形介質(zhì)基板，上基板1的邊長 為22. 0mm±0. 1mm，厚度為0. 7mm±0. 1mm，下基板2為介電常數(shù)為2. 2的正方形介質(zhì)基板， 下基板2的邊長也為，厚度為8. lmm±0. 1mm。在上基板1的上表面和下基板2的上下兩 面均敷有銅層。上基板1的上表面為上層貼片3,上層貼片3的邊長曰2為13. 0mm±0. 1mm。 上層貼片3上設(shè)有一個(gè)矩形縫隙環(huán)8,矩形縫隙環(huán)8的邊長％為6. lmm±0. 1mm，環(huán)寬s丨為 0. 25mm±0. 10mm。矩形縫隙環(huán)8內(nèi)為中心對稱放置、加載有CSRR左手特性結(jié)構(gòu)11的矩形貼 片2X2的四元陣，CSRR左手特性結(jié)構(gòu)11由兩個(gè)開口方向相反的同心圓環(huán)構(gòu)成，分離的四個(gè) 矩形陣元9內(nèi)部加載的CSRR開口朝向依次有90°轉(zhuǎn)向。分離的四個(gè)矩形陣元9由常規(guī)右 手特性的中心對稱十字條帶10隔離。分離的四個(gè)矩形陣元9的邊長 &4為2. 4mm±0. 1mm。 每個(gè)CSRR左手特性結(jié)構(gòu)11由兩個(gè)開口方向相反的同心圓環(huán)構(gòu)成，同心圓環(huán)的外環(huán)直徑屯 為2. Ctam±0. 1謹(jǐn)，內(nèi)環(huán)直徑(12為1. 2謹(jǐn)±0. 1謹(jǐn)