多带复合右手和左手(CRLH)缝隙天线制造技术

本申请涉及基于复合右手和左手(CRLH)超材料(MTM)结构的缝隙天线设备。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】多带复合右手和左手（CRLH)缝隙天线 分案说明 本申请是申请日为2010年3月12日，申请号为201080020717. 2,题为"多带复合 右手和左手（CRLH)缝隙天线"的中国专利申请的分案申请。 优先权要求及相关申请 本申请要求以下美国临时专利申请的优先权：申请号No. 61/159, 694,名称 "MULTIBAND METAMATERIAL SLOT ANTENNA"，申请日 2009 年 3 月 12 日。 以上申请公开通过引用被并入此处，作为本申请说明书的一部分。

技术介绍
传统缝隙天线一般由一块平坦的金属表面（如，金属板）构成，在金属表面上形成 孔或缝隙。通过设计，缝隙天线可以被认为在结构上与偶极天线互补。例如，可以通过将介 电基板上的导电金属层与缝隙天线的开口缝隙区互换，来形成具有与印刷缝隙天线相似形 状和尺寸的介电基板上的印刷偶极天线，反之亦然。两种天线可以在形式上相似，并具有相 似的电磁波图案。与偶极天线一样，确定缝隙天线的辐射图的因素包括：缝隙的形状和尺 寸。由于缝隙天线提供的相对于传统天线设计的特定优势，可以在各种无线通信系统中使 用缝隙天线。一些优势包括：与其他传统天线设计相比更小的尺寸、较低的制造成本、设计 的简单性、耐久性以及集成性。然而，由于天线尺寸主要取决于中心频率，缝隙天线设计在 尺寸减小方面可能仍存在限制，从而使得在特定频率处尺寸减小成为挑战。
技术实现思路
【附图说明】 图1-3示意了根据示例实施例的、基于4个单位单元的一维复合右手和左手超材 料传输线的示例； 图4A示意了根据示例实施例的、如图2中的一维复合右手和左手超材料传输线等 效电路的两端口网络矩阵表示； 图4B示意了根据示例实施例的、如图3中的一维复合右手和左手超材料传输线等 效电路的两端口网络矩阵表示； 图5示意了根据示例实施例的、基于4个单位单元的一维复合右手和左手超材料 天线； 图6A示意了根据示例实施例的、与如图4A中的传输线情况类似的一维复合右手 和左手超材料天线等效电路的两端口网络矩阵表示； 图6B示意了根据示例实施例的、与如图4B中的TL情况类似的一维复合右手和左 手超材料天线等效电路的两端口网络矩阵表示； 图7A和7B是根据示例实施例的、分别考虑了平衡和不平衡情况的如图2中的单 位单元的频散曲线。 图8示意了根据示例实施例的、基于4个单位单元的具有截断的接地的一维复合 右手和左手超材料传输线； 图9示意了根据示例实施例的、如图8中的具有截断的接地的一维复合右手和左 手超材料传输线的等效电路； 图10示意了根据示例实施例的、基于4个单位单元的具有截断的接地的一维复合 右手和左手超材料天线的不例； 图11示意了根据示例实施例的、基于4个单位单元的具有截断的接地的一维复合 右手和左手超材料传输线的另一示例； 图12示意了根据示例实施例的、如图11中的具有截断的接地的一维复合右手和 左手超材料传输线的等效电路； 图13A-13C示意了根据示例实施例的基本缝隙天线设备的多个视图； 图14A示意了根据示例实施例的、定义了图13A-13C的缝隙天线设备的特定电感 和电容性元件的结构元件； 图14B示意了根据示例实施例的、图13A-13C中所示的基本缝隙天线设备的等效 电路模型； 图15示意了根据示例实施例的、基本缝隙天线设备的HFSS仿真的返回损耗； 图16示意了根据示例实施例的、基本缝隙天线设备的输入阻抗的实部和虚部； 图17A-17C示意了根据示例实施例的、第二缝隙天线设备的多个视图； 图18A示意了根据示例实施例的、定义了图17A-17C的第二缝隙天线设备的特定 电感和电容性元件的结构元件； 图18B示意了根据示例实施例的、图17A-17C中所示的第二缝隙天线设备的等效 电路模型； 图19和20分别示意了根据示例实施例的、第二缝隙天线设备的仿真的返回损耗 以及输入阻抗的实部和虚部； 图21A-21C示意了根据示例实施例的、第三缝隙天线设备的多个视图； 图22A示意了根据示例实施例的、定义了图21A-21C的第三缝隙天线设备的特定 电感和电容性元件的结构元件； 图22B示意了根据示例实施例的、图21A-21C中所示的第三缝隙天线设备的等效 电路模型； 图23和24分别示意了第三缝隙天线设备的仿真的返回损耗以及输入阻抗的实部 和虚部； 图25A-25C示意了根据示例实施例的超材料缝隙天线设备； 图26A示意了根据示例实施例的、定义了图25A-25C的超材料缝隙天线设备的特 定电感和电容性元件的结构元件； 图26B示意了根据示例实施例的、图25A-25C中所示的超材料缝隙天线设备的等 效电路模型； 图27和28分别示意了根据示例实施例的、超材料缝隙天线设备的仿真的返回损 耗以及输入阻抗的实部和虚部； 图29A-29C示意了根据示例实施例的、图25A-25C中所示的超材料缝隙天线设备 的修改版本，此处被称为MTM-Bl缝隙天线设备； 图30A示意了根据示例实施例的、定义了图29A-29C中所示的MTM-Bl缝隙天线的 特定电感和电容性元件的结构元件； 图30B示意了根据示例实施例的、图29A-29C中所示的MTM-Bl缝隙天线的等效电 路模型； 图31和33分别示意了根据示例实施例的、MTM-Bl缝隙天线2900的仿真的返回 损耗、输入阻抗的实部和虚部以及效率图； 图34A-34C示意了根据示例实施例的MTM-Bl缝隙天线设备的修改版本，此处被称 为MTM-B2缝隙天线设备。【具体实施方式】 随着无线通信领域中的技术进步继续将移动设备推向越来越小的尺寸，紧凑的天 线设计已变为最难满足的挑战之一。例如，由于紧凑的无线设备中的可用空间有限，较小 的传统天线可能导致降低的性能以及复杂的机械设计组装，复杂的机械设计组装进而可能 导致更高的制造成本。一种可能的设计方案包括传统缝隙天线设计，该传统缝隙天线设计 包括在其中形成有至少一个缝隙的导电表面。由于缝隙天线通常是使用单块金属形成的， 这些类型一般不那么昂贵并且更易于构建。缝隙天线设计可以相对于传统天线设计提供若 干其他优势，如减小的尺寸、简单性、耐久性以及集成到紧凑的设备中的集成性。然而，由于 天线尺寸可能主要取决于操作频率，减小缝隙天线的尺寸可能达到特定的尺寸限制。为了 满足当前的天线尺寸减小的挑战，基于复合右手和左手（CRLH)超材料（MTM)结构的缝隙 天线设计可能是实现比传统缝隙天线或CRLH天线更小的天线设计的一种可能方案，在以 下美国专利申请和美国专利中描述了这种方案：申请号No. 11/741，674,名称"Antennas， Devices and Systems Based on Metamaterial Structures"，申请日 2007 年 4 月 27 日； 以及专利号No. 7, 592, 957,名称"Antennas Based on Metamaterial Structures"，授权日 2009年9月22日。此外，这些CRLH缝隙天线提供低制造成本、设计的简单性、耐久性、集成 性以及多带操作，与传统缝隙天线和CRLH天线共享相似的性能优势。 在多天线系统中，CRLH缝隙天线可以与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线设备，包括：导电层，具有由一个或多个直线或曲线限定的周界；以及开口，在导电层中形成，所述开口限定缝隙，其中，导电层和缝隙形成复合右手和左手CRLH结构。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政融，阿杰伊·古马拉，马哈·阿克尔，
申请(专利权)人：泰科电子服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH