利用磁性电介质的超材料天线制造技术

本发明专利技术涉及一种ＣＲＬＨ－ＴＬ天线上采用磁性电介质（ｍａｇｎｅｔｏ－ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ）实现天线小型化的技术，尤其涉及一种对于采用补丁（ｐａｔｃｈ）和导通孔（ｖｉａ）构成的ＣＲＬＨ－ＴＬ天线利用ＳＲＲ磁化电介质实现小型化的利用磁性电介质的超材料天线。更具体地讲，本发明专利技术包括插入ＳＲＲ（Ｓｐｌｉｔ?Ｒｉｎｇ?Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）结构而制备磁性电介质的基板、与所述基板相隔给定间距而形成于上部的ＣＲＬＨ－ＴＬ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?Ｒｉｇｈｔ／ＬｅｆｔＨａｎｄｅｄ?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?Ｌｉｎｅ）结构补丁以及与所述基板相隔给定间距而形成于下部的接地。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种CRLH-TL天线上采用磁性电介质(magneto-dielectric material)实现天线小型化的技术，尤其涉及一种对于采用补丁(patch)和导通孔(via)构 成的CRLH-TL天线利用SRR磁化电介质实现小型化的利用磁性电介质的超材料天线。
技术介绍
最近，利用超材料(metamaterial)设计天线的研究急剧增加。超材料是指有规律 地排列特定单位结构而具备自然界不存在的电磁特性的物质。各种超材料中，人们日益关注可以任意调整介电常数和导磁系数的值的超材 料。具有代表性的物质是被称作Negative Refractive Index (NRI)和Left_Handed Material (LHM)的物质，该物质是有效介电常数和导磁系数均具有阴的值的物质，其电场、 磁场及传播方向遵循左手定则。将上述超材料的特征适用于天线时，可以提高天线的性能。应用于天线的超材料的结构中，具有代表性的结构是Composite Right/Left Handed Transmission Line (CRLH-TL)结构。该结构的特征之一是0次共振模式，这是传播 常数成为0的共振模式，波长会无限大，而且不会发生由于传播传输引起的相位滞后问题。 由于CRLH-TL结构的参数决定该模式的共振频率，不会依赖天线的长度，非常易于实现天 线的小型化。当然，也可以利用1次共振模式制作天线。这种方式可以具备与普通补丁天线相 同的放射模式而共振频率非常低。最近，人们开始关注可以增加导磁系数的磁性电介质。使天线实现小型化的传统 方法有使用介电常数高的基板的方法。可是，介电常数高的基板存放能量时，会出现天线效 率降低、带宽变窄等弊端。与此相反，使用导磁系数高的基板时，不仅可以解决以上问题，还 可以实现天线的小型化问题。将对于向外部放射的磁场(magnetic field)做出响应的金属结构物插入到普通 基板而制造出磁性电介质。主要利用的结构是Split Ring Resonator (SRR)，这种结构通过 外部磁场向SRR输入电流并通过此过程产生磁场，从而与外部磁场相应地改变导磁系数。 导磁系数显示出共振特性，共振频率下频带中导磁系数的值大于1，共振频率中等离子体 (plasma)频率之间具有音的导磁系数值，而等离子体频率以上则具有小于1的量的值。用 于磁性电介质的频带是共振频率以下频带。专利技术技术问题的公开本专利技术涉及一种CRLH-TL天线上采用磁性电介质(magneto-dielectric material)实现天线小型化的技术，尤其涉及一种对于采用补丁(patch)和导通孔(via)构 成的CRLH-TL天线利用SRR磁化电介质实现小型化的利用磁性电介质的超材料天线。技术方案为了解决以上问题，本专利技术提供一种以如下内容为特征的利用磁性电介质的超 材料天线，其特征在于包括插入SRR (Split Ring Resonator)结构而制备磁性电介质的3基板、与所述基板相隔给定间距而形成于上部的CRLH-TL(Composite Right/Left Handed Transmission Line)结构补丁以及与所述基板相隔给定间距而形成于下部的接地。优选地，所述基板、补丁及接地采用通过导通孔相互连接的磁性电介质。而且，所述基板包括由2个单元装置组成的SRR结构体，所述SRR结构体的一单元 装置以放射状配置了 8个SRR。另外，所述SRR结构的一单元装置中，沿着所述基板(200)的纵向以放射状设置长 度相对长的6个第1 SRR，且沿着所述基板(200)的横向设置长度短的第2 SRR。所述第1 及第2 SRR面对面到形成在基板的上面和下面。而且，通过贯通基板的导通孔连接面对面地形成在基板的上面和下面的所述第1 及第2 SRR的两末端。另外，形成在所述基板的下面的第1及第2 SRR的中央部形成插槽。而且，所述补丁是由两个单元装置(unit-cell)组成的CRLH-TL结构天线。另外，所述补丁与供电线路(feed line)微带线相隔给定间距而实施双供电。而且，本专利技术提供一种具备所述超材料天线的无线通信终端。有益效果如上所述，本专利技术涉及一种CRLH-TL天线上采用磁性电介质 (magneto-dielectric material)实现天线小型化的技术，特别是，提供一种对于采用补丁 (patch)和导通孔(via)构成的CRLH-TL天线利用SRR磁化电介质实现小型化的利用磁性 电介质的超材料天线。附图简要说明附图说明图1是图示利用本专利技术优选一实施例磁性电介质的超材料天线的图。图2是图示由本专利技术优选一实施例磁性电介质组成的基板的图。图3是图示本专利技术优选一实施例SRR结构的图。图4是图示本专利技术优选一实施例天线磁场产生方向的图。图5是图示本专利技术优选一实施例第1 SRR频率导磁系数的变化的图。图6是图示本专利技术优选一实施例第2 SRR频率导磁系数的变化的图。图7是根据是否使用SRR对比反射损失的图表。图8是图示本专利技术优选一实施例0次共振模式中SRR表面电流(surface current)的图。图9是图示本专利技术优选一实施例天线生成的磁场方向的图。图10是图示采用本专利技术优选一实施例SRR结构实际制作的天线的照片。图11是图示实际制作天线的被检测反射损失和模拟反射损失的图表。图12是图示实际制作天线的被检测放射模式的图。实施本专利技术的最佳方式要想很好地理解通过本专利技术和本专利技术的动作优点以及本专利技术的实施要达到的本 专利技术的目的，需要参考示意本专利技术优选实施例的附图和附图上记载的内容。以下参考附图和本专利技术的优选实施例详细说明本专利技术。各个附图上标注的相同的 参考符号表示相同的部件。图1是图示利用本专利技术优选一实施例磁性电介质的超材料天线的图。如图1所示，本专利技术CRLH-TL结构的超材料天线(100)采用SRR(Split Ring Resonator)结构(210)制作磁性电介质基板(200)且在该基板(200)上形成补丁 (300)。更具体地讲，所述超材料天线(100)由三个层组成，最上层的上面形成补丁 (300)，中间层利用基板(200)的上面和下面设置SRR结构体(210)，最下层向接地(400)动 作。所述三个层通过导通孔(500)连接。所述补丁(300)是由两个单元装置(unit-cell)组成的CRLH-TL天线，所述补丁 (300)的下端部中每个单元装置都以8个SRR(211、212)具备SRR结构(210)而磁化电介 质，且将所述电介质用作基板(200)。所述超材料天线(100)的规格是L = 25謹、W = 12. 4謹、gap = 0. 2謹，使用的导 通孔的半径是0.3mm。基板使用Rogers RT/duroid 5880基板，其中，上下基板的厚度是 1. 55mm(62mil)，中间基板的厚度是0. 508mm(20mil)，横向及纵向的规格均为55mm。通过宽 度为8mm的微带线(microstrip line ；310)实现天线的供电。图2是图示由本专利技术优选一实施例磁性电介质组成的基板的图，图3是图示本发 明优选一实施例SRR结构的图。图2及图3所示，所述SRR结构(210)由长度相对长的第1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用磁性电介质的超材料天线，其特征在于：包括插入ＳＲＲ结构而制备磁性电介质的基板、与所述基板相隔给定间距而形成于上部的ＣＲＬＨ－ＴＬ结构补丁以及与所述基板相隔给定间距而形成于下部的接地。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳秉勳，成元模，张庆德，朴位相，
申请(专利权)人：株式会社EMW，浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]