一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，该复合贴片天线包括四层介质基板、金属接地板、复合金属辐射片、微带馈线、圆形金属谐振环、方形金属谐振环、螺旋金属线、“工”形金属谐振环、金属条和矩形框金属接地板。本实用新型专利技术在某一频率附近，这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线对电磁能量的局域化程度有了明显的提高，导致天线增益明显增大，并表现为较低的回波损耗，较好地改善了天线的性能，可广泛应用于移动通信、卫星通信以及航空航天等领域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线
本技术涉及一种贴片天线，特别是一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线。
技术介绍
1987年，E.Yablonovitch和S.John首先提出光子晶体的概念,光子晶体是指折射率在空间呈周期性分布的结构，电磁波在该晶体内部传输的特性类似于电子在半导体晶体中的运动特性，当电磁波入射光子晶体时，在某一频率范围可以禁止电磁波传播，该频率范围称为频率禁带，简称为禁带。这一特性使得光子晶体已被广泛应用到微波电路、天线等许多方面。光子晶体可以分为简单晶格结构光子晶体与复式晶格结构光子晶体。复式晶格光子晶体由两个或两个以上的简单晶格交叉构成，破坏了空间对称性，光子能带简并被消除，因而相对简单结构光子晶体，具有较宽的完全带光子带隙。左手材料(LHM)是一种新型周期结构的人工电磁媒质，其介电常数和磁导率同时为负，当电磁波在这种双负介质材料中传播时，波传播的电矢量、磁矢量和波矢量三者满足左手定则。早在1968年，V.G.Veselageo就从理论上研究了 LHM中的反常电磁现象。2000年，Smith等人在微波波段首次用特殊微结构周期排列的复合介质得到左手材料。左手材料具有很多奇特的光学与电磁学特性，如逆Doppler效应、逆Cherenkov福射和反常折射现象等，这些特性使得左手材料在光与电磁波领域具有重要应用价值。本技术通过对一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线体系的研究，得到对应的性能参数，运用NRW方法算出这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线等效折射率。并通过得到的天线性能参数，对这种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线的性能进行分析与研究。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种在某频率范围内，加强了电磁波共振强度，提高了电磁能量的局域化程度，从而降低天线的回波损耗，增大了增益的多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案:一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和矩形框金属接地板为形状、大小相同的矩形并依次叠加重合，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出复合贴片天线，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出宽金属条、螺旋金属线和“工”形金属谐振环，所述的第一层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出细金属条，所述的第四层介质基板的反面采用电路板刻蚀技术刻蚀出金属接地板和金属条，所述的复合贴片天线包括方框形金属辐射片、矩形金属辐射片和微带馈线，所述的方框形金属辐射片和矩形金属辐射片通过微带馈线相连，所述的复合贴片天线固定在第一层介质基板的正面，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的方框形金属辐射片左右两内侧设有两根宽金属条，所述的第一层介质基板的左右两外边缘设有两根细金属条，所述的第二层介质基板与第四层介质基板结构相同，正面都分别设有两根宽金属条和周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上的螺旋金属线与“工”形金属谐振环，所述的宽金属条分别被设在第二介质基板和第四介质基板的左右两边缘，所述的第三层介质基板正面设有圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的两根宽金属条被设在第三层介质基板的左右两边缘，所述的第四层介质基板的反面设有矩形框金属接地板，所述的矩形框接地板的框内设有四根等间距平行排列的金属条，所述的微带馈线通过金属导线与激励源的一端相连，所述激励源的另一端与矩形框金属接地板相连，所述的激励源通过微带馈线给复合金属辐射片馈电。所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板的长和宽都为360mm，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的相对介电常数均为10、厚度均为3mm，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的相对介电常数均为2、厚度均为2mm,所述方框形金属福射片外框外边长L2=342mm、宽D2=5mm,所述方框形金属福射片外框距第一层介质基板内边缘D3=9mm,所述的矩形金属福射片的长L3=20mm、宽H3=60mm,所述的矩形金属辐射片通过微带线与方框形金属辐射片相连，所述的圆形金属谐振环、方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，形成正六边形复式晶格结构，最下排的圆形金属谐振环的中心距第一层介质基板下边缘距离D4=37.5mm，最上排的方形金属谐振环的中心距第一层介质基板上边缘距离D5=37.5mm，左右两侧的圆形金属谐振环或方形金属谐振环的中心距第一层介质基板边缘距离相等，为D6=52mm，所述的方框形金属辐射片方框内左右两侧贴有两根长L4=15mm，宽H4=320mm的宽金属条，所述的宽金属条的中心距第一层介质基板边缘距离D7=19mm,所述的两个细金属条长H1=SeOmm,宽L5=6mm,所述的细金属条设在第一层介质基板边缘，所述的圆形金属谐振环的线宽D8=2.5mm，所述的圆形金属谐振环内外两环的相邻线间隔D9=2.5mm,内径R1=3.5mm,外径R2=Ilmm,所述的方形金属谐振环的外环边长L7=22mm,内环边长L8=12mm,环的线宽D12=2.5mm,线间距D13=2.5mm,内、外环开口 D14=D15=4mm,相邻的圆形金属谐振环和方形金属谐振环间距W1=SOmm,所述的微带馈线宽为L6=4.7mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板最下排的“工”形金属谐振环的中心距介质基板下边缘距离D16=37.5mm，最上排的螺旋金属线的中心距层介质基板上边缘距离D17=37.5mm，所述的第二层介质基板与第四层介质基板左右两侧的螺旋金属线和“工”形金属谐振环的中心距介质基板边缘距离相等，为D18=52mm，所述的两根宽金属条长为320mm，宽为15mm，所述的两根宽金属条分别设在第二层介质基板和第四层介质基板两边，所述的两根宽金属条中心距介质基板边缘距离D19=19mm，所述的螺旋金属线线宽D20=2.5mm,所述的螺旋金属线相邻线间隔D21=2.5mm,最小内径R3=2.5mm,第一外径R4=IOmm,第二外径R5=12.5mm ;所述的“工”形金属谐振环边长L9=22mm,线宽D22=2.5mm,开口 D23=3mm,臂长L1Q=7mm，臂宽H1(l=7.5mm,相邻的螺旋金属线和“工”形金属谐振环间距w2=30mm，所述矩形框金属接地板的宽度D24=24mm，矩形框接地板的矩形框内贴有四根等间距平行排列的金属条，所述的金属条长L1(l=260mm,宽H1(l=40mm,间距D25=15mm,所述的激励源采用Gaussian离散源。采用上述技术方案后，本技术具有以下有益效果:通过对普通贴片天线加入了复式晶格结构的左手材料组合形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特征在于：包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和矩形框金属接地板为形状、大小相同的矩形并依次叠加重合，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出复合贴片天线，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出宽金属条、螺旋金属线和“工”形金属谐振环，所述的第一层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出细金属条，所述的第四层介质基板的反面采用电路板刻蚀技术刻蚀出金属接地板和金属条，所述的复合贴片天线包括方框形金属辐射片、矩形金属辐射片和微带馈线，所述的方框形金属辐射片和矩形金属辐射片通过微带馈线相连，所述的复合贴片天线固定在第一层介质基板的正面，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上,所述的方框形金属辐射片左右两内侧设有两根宽金属条，所述的第一层介质基板的左右两外边缘设有两根细金属条，所述的第二层介质基板与第四层介质基板结构相同，正面都分别设有两根宽金属条和周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上的螺旋金属线与“工”形金属谐振环，所述的宽金属条分别被设在第二介质基板和第四介质基板的左右两边缘，所述的第三层介质基板正面设有圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的两根宽金属条被设在第三层介质基板的左右两边缘，所述的第四层介质基板的反面设有矩形框金属接地板，所述的矩形框接地板的框内设有四根等间距平行排列的金属条，所述的微带馈线通过金属导线与激励源的一端相连，所述激励源的另一端与矩形框金属接地板相连，所述的激励源通过微带馈线给复合金属辐射片馈电。...

【技术特征摘要】
1.一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特征在于:包括第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板和矩形框金属接地板为形状、大小相同的矩形并依次叠加重合，所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出复合贴片天线，所述的第一层介质基板和第三层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出宽金属条、螺旋金属线和“工”形金属谐振环，所述的第一层介质基板的正面采用电路板刻蚀技术刻蚀出细金属条，所述的第四层介质基板的反面采用电路板刻蚀技术刻蚀出金属接地板和金属条，所述的复合贴片天线包括方框形金属辐射片、矩形金属辐射片和微带馈线，所述的方框形金属辐射片和矩形金属辐射片通过微带馈线相连，所述的复合贴片天线固定在第一层介质基板的正面，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的方框形金属辐射片左右两内侧设有两根宽金属条，所述的第一层介质基板的左右两外边缘设有两根细金属条，所述的第二层介质基板与第四层介质基板结构相同，正面都分别设有两根宽金属条和周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上的螺旋金属线与“工”形金属谐振环，所述的宽金属条分别被设在第二介质基板和第四介质基板的左右两边缘，所述的第三层介质基板正面设有圆形金属谐振环、方形金属谐振环和宽金属条，所述的圆形金属谐振环与方形金属谐振环周期性交叉排列在正六边形晶格的六个顶点上，所述的两根宽金属条被设在第三层介质基板的左右两边缘，所述的第四层介质基板的反面设有矩形框金属接地板，所述的矩形框接地板的框内设有四根等间距平行排列的金属条，所述的微带馈线通过金属导线与激励源的一端相连，所述激励源的另一端与矩形框金属接地板相连，所述的激励源通过微带馈线给复合金属辐射片馈电。2.根据权利要求1所述的一种多层复合复式晶格结构左手材料框形贴片天线，其特征在于所述的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板、第四层介质基板的长和宽都为360mm，所述的第 一层介质基板和第三层介质基板的相对介电常数均为10、厚度均为3mm，所述的第二层介质基板和第四层介质基板的相对介电常数均为2、厚度均为2mm，所述方框形金属辐射片外框外边长12=342臟、宽D2=5mm，所述方框形金属辐射片外框距第一层介质基板内边缘D3=9mm,所述的矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇新，朱志盼，王纪俊，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：