圓極化天線的制作方法

本發明涉及天線領域，具體的說，涉及一種基于特異材料的圓極化天線。

背景技術：

待接收信號的頻段一定程度決定所需應用的天線的尺寸。以GHz波段信號的接收為例，國際和國內現用于接收GHz波段信號(例如太陽射電信號、衛星電視信號L、S、C、Ku波段)的天線主要是拋物面天線，這類天線體積大、重量大、維護費用高，特別是太陽射電成像系統中的天線更是如此。

相對于拋物面天線，微帶貼片天線是一種平面天線，具有體積小、重量輕、剖面薄、易于加工、易與有源器件和電路集成為單一模塊等諸多優點，在空間探測方面有諸多優勢，已被用于星載衛星觀測系統中。傳統的微帶貼片天線也具有一些不足，例如，可接收頻帶較窄、極化純度差、寄生饋電輻射大等。傳統的腔體微帶貼片天線，利用諧振腔共振原理可實現高方向性，由于受金屬反射面180反射相位的限制，諧振腔的厚度需要滿足：其中d為諧振腔的厚度，λ為接收信號的波長，n為任意正整數，也就是說，諧振腔的厚度最小只能做到接收信號波長的二分之一，若將這種天線用于接收GHz波段信號，視信號需要將諧振腔厚度做到較大，天線整體厚度也限制了天線體積的減小。

特異材料是一種新型的人工材料，是指具有亞波長周期性結構的材料，利用材料表面周期性晶格的設計，可使局域共振機制起主導作用。特異材料的介電常數和磁導率可以同時為負值，或者其中之一為負值，或同時小于1。常規材料的電磁特性，主要源于組成材料本身的原子分子對電磁波的響應，特異材料的電磁特性主要源于人工諧振單元對電磁波的響應，利用其電磁波特殊的調控機理，可構造等效磁導率小于零而介電常數大于零的磁單負材料，磁單負材料屬于特異材料的一種，由于磁單負材料的等效磁導率小于零，使其表面的反射相位為0，即產生同相反射，因此，利用磁單負材料的零反射相位特性，可以實現突破半波長尺度限制的諧振腔(亞波長諧振腔)，其諧振腔的厚度可以趨于零，從而可以實現天線系統的小型化。另外，磁單負材料可以用來抑制印刷天線的表面波損耗，從而改善輻射旁瓣和背散射性能。

此外，電磁波的極化形式可分為線極化波和圓極化波，圓極化波是一種等幅旋轉場，它可以分解為兩正交等幅、相位相差90°的線極化波。當電磁波信號進入天線后，使簡并正交模式的電磁波諧振頻率產生分離，工作頻率介于兩個諧振頻率之間，當簡并模分離單元大小合適時，對工作頻率而言，一個模的阻抗相角超前45°，另外一模的阻抗相角滯后45°，由此形成電磁波的圓極化。

電磁波信號中同樣具有左旋圓極化電磁波和右旋圓極化電磁波信息。而對于這部分信號的研究具有特殊重要的意義，圓極化天線在通信、雷達、電子對抗能方面有廣泛的應用，一些太陽射電望遠鏡中也使用了圓極化天線，以太陽輻射信號的研究為例，太陽輻射的偏振度與磁場和傳播方向的夾角有關，能夠檢測出太陽輻射的左旋或右旋圓極化電磁波，對研究太陽耀斑電子加速過程和日冕參數診斷都非常有意義。

公開號為CN101461097A的中國專利公開了一種采用AMC材料的便攜式天線，包括第一層組和第二層組，第一層組和第二層組上下間隔平行設置，中間形成空腔層，其提供了一種三層結構的小型天線。但是其第一層為天線層，第二層為電路結構層，兩層之間是用于隔絕天線層和電路曾的電磁屏蔽層，也就是說，其天線特性層僅為第一層，其他兩層不具有天線的特性。雖然其也公開了貼片的結構，但貼片是經垂直導電空與固定底線連接的，為一種傳統的天線設計結構。

公開號為CN104335421A公開了一種應用于無線網絡中的天線，該天線包括兩個被截斷相對角的貼片單元，各個貼片單元之間通過微帶線連接，且各貼片單元之間成角度排列。其公開結構，貼片單元即作為信號分極(左旋圓極化信號或右旋圓極化信號)調理單元，又做為信號輻射接收單元，貼片還具有電流調理及信號導出的作用。這種天線極化選擇能力有限。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術中，天線尺寸受接收信號波段影響，高波段信號要求接收天線體積大、重量大，以至此類天線存在不易與其他器件共形、維護困難的問題，針對高頻段左旋和右旋圓極化電磁波接收的問題，基于磁單負特異材料特性及天線結構設計，提供一種體積小、重量輕結構靈活的亞波長諧振腔圓極化天線，用于接收GHz波段電磁波信號中左旋圓極化信息和右旋圓極化信息。

本發明的技術方案為：亞波長諧振腔圓極化天線，具體為一種基于磁單負材料的亞波長諧振腔天線，包括間隔設置的全反射板和部分反射板，部分反射板與全反射板相反的一面為表面一，朝向全反射板的一面為表面二(即與表面一相反的一面為表面二)，表面一和表面二上均設置有貼片單元陣列，任意兩個相鄰的表面一貼片單元相接，且任意一個表面一貼片單元均包括至少一個空缺部；任意兩個相鄰的表面二貼片單元之間間隔設置；部分反射板的上下兩表面上的貼片陣列起到調節部分反射板的反射特性的作用，既能調節信號的反射率，調節信號的反射相位，同時能選擇電磁波信號的圓極化方式；全反射板朝向部分反射板的一面設置有輻射源，與饋電輸出端相接，輻射源包括至少一個輻射貼片，每個輻射貼片具有兩個切除部，且兩個切除部位于同一對角線或對稱軸的兩端；另一面涂覆金屬層，作為全反射面，且這一面設置有饋電接頭(饋電輸出端)，饋電接頭與輻射金屬貼片相接，通過饋電接頭輸出天線信號。

優選為：表面一貼片單元、表面二貼片單元和輻射貼片均為規則對稱形狀。對稱形狀有利于接收信號的均勻穩定。

優選為：表面一貼片單元為四邊形，且四邊形四個角部分形成四個空缺部。

優選為：表面一貼片單元為十字形貼片，任意兩個相鄰的十字形貼片相對的一邊相接，表面二貼片單元為方形。

優選為：部分反射板的一個表面一貼片單元與一個表面二貼片單元的中心對齊。

優選為：輻射源為一個輻射金屬貼片，或多個輻射金屬貼片形成的輻射金屬貼片陣列；輻射金屬貼片均與饋電輸出端相接。輻射金屬貼片陣列的設計有利于天線的大型化設計。

優選為：輻射金屬貼片為方形，且兩個切除部對稱位于輻射金屬貼片對角線的兩端。

優選為：所有輻射金屬貼片同一側切除部的朝向一致。具體說，切除部有兩個，為方便理解，可以認為在正對輻射金屬貼片單元的方向看，一個切除部在上方，一個切除部在下方，而所有位于上方的切除部朝向一致，所有位于下方的切除部朝向一致，也可以認為，所有位于上方的切除部都位于輻射金屬貼片的同一側，所有位于下方的切除部都位于輻射金屬貼片的同一側，且位于貼片單元上方的相反一側。朝向一致才可以接收一種圓極化方式的電磁波信號(左旋圓極化信號或右旋圓極化信號)，若朝向不規則，則兩種圓極化信號都可以進入諧振腔。

優選為：部分反射板通過滑動部件安裝在豎向滑軌上；或者全反射板和部分反射板上設置有配合安裝孔，通過調節螺釘配合安裝。這種結構可實現諧振腔厚度的調整。為了方便，也可以將全反射板設計為固定結構，二部分反射板為可拆卸的結構，每次僅更換部分反射板即可。將全反射板和部分反射板之間設計為可拆卸的結構，便于調整諧振腔的厚度，也方便根據接收需求，通過更換全反射板或部分反射板的方式調整天線的接收頻率。

優選為：全反射板和部分反射板平行設置，實現更穩定的信號傳輸和調理。全反射板和部分反射板之間的間隔為空氣層或填充有介質材料，可使電磁波信號通過即可。

本發明的有益效果為：

(1)本發明提供了一種含單層磁單負材料的亞波長諧振腔圓極化天線是一種平面天線，本發明基于部分反射板表面一和表面二的貼片單元陣列，使部分反射板具有磁單負材料的特性，利用磁單負材料的特殊電磁特性，其整體厚度可以遠小于探測或者接收電磁波的波長的二分之一，特別是，利用磁單負材料的零反射相位特性，諧振腔厚度可以趨于零。與現有微帶貼片天線相比，諧振腔厚度不受接收信號波長的限制，從而可極大減小天線的尺寸。通過在部分反射板表面二貼片單元上附加切除部，作為分離單元，實現了一種全新的覆蓋結構，使部分反射板可起到極化選擇的功能，一種圓極化方式的電磁波透過能力遠大于另一種圓極化方式的電磁波，從而使天線接收一種圓極化的電磁波或輻射一種圓極化的電磁波的能力遠大于另一種圓極化的電磁波。

(2)特異材料微帶天線的主體是介質材料，部分反射板和全反射板表面的金屬層占整體重量很小，因此，含單層磁單負材料的亞波長諧振腔特異材料天線是具有體積小、重量輕、超薄、易與其他器件共形等多個優點。這類新型的特異材料天線繼承了傳統微帶天線的優點，同時克服了很多傳統微帶天線的缺點

(3)與公開號為CN101461097A的專利相比，雖然本申請提供的天線也是一種三層結構，但本申請中三層均具有天線的特性，三層配合工作，使天線的性能大大提高。與公開號為CN104335421A的專利相比，該天線適用于GHz波段天線圓極化電磁波信號的接收，當信號在諧振腔內傳播過程中，對信號進行調理，最終使輻射源接收的是調理后的左旋圓極化信號或右旋圓極化信號。這種結構信號極化選擇能力更強，有利于天線的大型化設計，適用領域更廣。

(4)天線的工作頻率受諧振腔厚度和磁單負單元個體尺寸、磁單負材料整體尺寸的影響。諧振腔的厚度可調整，全反射板和部分反射板的組裝結構靈活，可根據天線應用場合、待接收信號的波段特性調整二者之間的間距，從而調整諧振腔的厚度。也可以更換具有不同磁單負單元尺寸的部分反射板，調整接收天線的頻率響應特性，使天線工作在最佳的接收或發射頻率。進一步使該天線為一種變頻天線。

(5)全反射板和部分反射板的組裝結構靈活，另一方面好處為：天線組裝后，可通過微調改變諧振腔的厚度，避免了調整天線結構而重新加工，從而節省了加工成本，降低了測試調試難度。

附圖說明

圖1(a)為單輻射金屬貼片作為輻射源；

圖1(b)為輻射金屬貼片陣列作為輻射源；

圖2為部分反射板表面一結構示意圖；

圖3為部分反射板表面二結構示意圖；

圖4為全反射板全反射面結構示意圖；

圖5(a)為單輻射金屬貼片作為輻射源的天線全反射板與部分反射板相對的一面結構示意圖；

圖5(b)為輻射金屬貼片陣列作為輻射源的天線全反射板與部分反射板相對的一面結構示意圖；

圖6為部分反射板的表面一貼片單元結構示意圖；

圖7為部分反射板的表面二貼片單元結構示意圖；

圖8為部分反射板傳統單元與磁單負單元對右旋圓極化電磁波的反射率對比圖；

圖9為部分反射板傳統單元與磁單負單元對右旋圓極化電磁波的反射相位對比圖；

圖10為工作頻率為2.8GHz的右旋圓極化天線(對應圖1(a))的S11圖；

圖11為工作頻率為2.8GHz的右旋圓極化天線(對應圖1(a))軸比圖；

圖12為工作頻率為2.8GHz的右旋圓極化天線(對應圖1(a))極化方向增益圖；

圖13為工作頻率為2.81GHz的天線(對應圖1(b))的S11圖；

圖14為工作頻率為2.81GHz的天線(對應圖1(b))軸比圖；

圖15為工作頻率為2.81GHz的天線(對應圖1(b))極化方向增益圖；

圖16為另一種實施方式表面一貼片單元結構示意圖；

圖17為另一種實施方式表面一貼片單元結構示意圖；

圖18為另一種實施方式表面一貼片單元結構示意圖；

圖19為另一種實施方式表面二貼片單元結構示意圖；

圖20為另一種實施方式表面二貼片單元結構示意圖；

圖21為另一種實施方式表面二貼片單元結構示意圖；

圖22為含切除部的對角切角的貼片單元結構示意圖。

其中：1-部分反射板，2-全反射板，3-諧振腔，4-表面一貼片單元，5-表面二貼片單元，6-金屬全反射面，7-饋電接頭，8-輻射金屬貼片，9-微帶饋電網絡

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明的具體實施方式進行清楚完整地描述。顯然，具體實施方式所描述的實施例僅為本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。

本發明提供了一種基于磁單負特異材料的圓極化諧振腔天線，屬于微帶貼片天線的一種，與現有技術中微帶貼片天線相比，基于特異材料的頻率調整特性，可使天線的諧振腔厚度大大減小，且不受接收信號頻段的限制，從而可大大減小天線的體積和重量。

實施例1

如圖1(a)和圖1(b)所示，為本發明提供的圓極化天線結構示意圖。基于磁單負特異材料的亞波長諧振腔圓極化天線包括間隔平行設置的全反射板3和部分反射板1；全反射板2和部分反射板1之間的間隙即形成諧振腔2。根據接收信號的方向不同，全反射板3可位于部分反射板1下方，也可以為全反射板3位于部分反射板1上方。

如圖2和圖3所示，部分反射板1上下兩表面均設置有周期排布的貼片單元陣列，任意兩個相鄰的表面一貼片單元相接，且任意一個表面一貼片單元均包括至少一個空缺部，用于使信號通過部分反射板1；任意兩個相鄰的表面二貼片單元之間間隔設置。

如圖4、圖5(a)和圖5(b)所示，全反射板3朝向部分反射板1的一面設置有輻射金屬貼片8，另一面涂覆金屬，金屬全反射面6上有饋電接頭7。饋電接頭7正極與輻射金屬貼片8相接，用于導出天線信號；饋電接頭7負極接地。其中輻射金屬貼片8的作用是饋電輸出，根據天線接收信號范圍大小，輻射金屬貼片8可僅設置一個，也可設計多個輻射金屬貼片8，形成微帶饋電網絡9，每個輻射金屬貼片8均需要與饋電輸出端相接。微帶饋電網絡9的設計有利于天線的大型化，適用于接收大范圍信號。

具體的說，部分反射板的表面一貼片單元包括N個，相接結合構成表面一貼片單元4陣列，表面二貼片單元包括N個，間隔排列構成表面二貼片單元5陣列。表面一貼片單元和表面二貼片單元的這種配合結構，構造部分反射板為單層磁單負材料，對接收信號產生調節作用。其中部分反射板1主要作用有兩個，一個是使部分信號能夠透過部分反射板1，入射到諧振腔2內，另一個作用是對未透射進諧振腔的信號起到反射作用，同時可以調節進入諧振腔內的電磁波信號的反射相位。其進入諧振腔2內的信號強弱與表面一貼片單元的空缺部的設置有關。

部分反射板1的表面二貼片陣列以及全反射板的金屬反射面6配合作用，二者的主要作用是對透射進入諧振腔2的信號進行多次反射、疊加，信號經過多次加強后，最終使信號被饋源(包含輻射金屬貼片8和饋電輸出端)接收。

為了實現對圓極化信號的極化選擇功能，輻射金屬貼片8進行了特殊的設計，使天線接收一種圓極化電磁波的能力遠大于接收另一種圓極化電磁波的能力，具有左旋圓極化信號和右旋圓極化信號的極化選擇。至于接收左旋信號或接收右旋信號，是與輻射金屬貼片8上切除部的朝向有關的。為了實現僅可以接收一種信號，首先需要每一個輻射金屬貼片8上切除部的朝向是一致的。輻射金屬貼片8朝向一個方向，其接收的為左旋圓極化信號，則相應的，將所有表面二貼片單元的設置順時針或逆時針旋轉90°，則其接受的為右旋圓極化信號。

輻射金屬貼片的具體結構如下：

一種實施結構：具有一個輻射金屬貼片8，為正方形。而輻射金屬貼片8的切除部位于方形的對角線的兩端，也就是方形的兩個對角的位置，為將方形的對角切除一個三角形部分，即可實現切除部的結構(定義這種結構為對角切角結構)。

另一種實施結構：具有多個輻射金屬貼片8，每個輻射金屬貼片通過微帶饋電網絡9連接，輻射金屬貼片8為正方形。其切除部的設置方式與上述方式相同，只是，為了實現只選擇左旋信號或只選擇右旋信號通過，位于每個輻射金屬貼片8同一側的切除部的朝向是一致的。為便于理解，全反射板3俯視的方向看，所有金屬貼片單元8上方的切除部均位于金屬貼片單元的左側，下方切除部均位于金屬貼片單元的右側。

以下再詳述表面一貼片單元4和表面二貼片單元5的結構。

作為優選，部分反射板1上的表面一貼片單元4和表面二貼片單元5均為規則的兩側對稱形狀，一個表面一貼片單元4和一個表面二貼片單元5的中心對齊。這種結構可增強表面一貼片單元4和表面二貼片單元5的反射特性，即可以得到合適的反射率和可調的反射相位，由于采用對稱結構，可實現穩定的信號調理效果，同時可以調節進入諧振腔的電磁波信號的反射相位。

例如，部分反射板1上的表面一貼片單元4可采用四邊形，且四邊形四個角部分形成四個空缺部。也就是說，表面一貼片單元4是由一個四邊形演變而成的形狀，在四邊形的四個角對稱的構成出四個空缺部，為信號傳入、傳出部分反射板1提供通道。這個空缺部可以為三角形或正方形或其他的形狀。

再給出一種具體的實施方式，部分反射板1上的表面一貼片單元4為十字形貼片，任意兩個相鄰的十字形貼片相對的一邊相接；表面二貼片單元5為正方形貼片或長方形貼片。

作為一種更優的實施方式，一個十字形貼片與一個正方形貼片中心對齊，十字形貼片的長度大于正方形貼片的邊長。由于十字形貼片是每個均連接，而正方形貼片需要間隔設置，這種結構才可以實現一個十字形貼片對應一個正方形貼片，中心對齊。

全反射板和部分反射板之間的間隔，也就是諧振腔2，可以為空氣層或填充介質材料，其中所述的介質材料是指天線信號可傳輸的材料。

除采用十字形貼片和正方形貼片外，表面一貼片單元4和表面二貼片單元5還可以采用其他的形狀。如圖16至圖21所示，給出了其他幾種表面一貼片單元4和表面二貼片單元5的實施結構示意圖。

實施例2

實施例1概括論述了天線的結構，本實施例將以一種2.80GHz特異材料天線為具體實施方式來說明天線的結構，該天線用于接收右旋圓極化電磁波信號，且，輻射源為一個輻射金屬貼片8(對應圖1(a)所示的天線結構)。由于本發明提供的天線，其諧振腔2的厚度，貼片單元的尺寸都會影響天線接收信號的頻率，因此，以下具體實施方式提供的天線尺寸提供了一種工作頻率為2.80GHz的天線。該天線以太陽10.7cm波長(2.80GHz，對應F107指數)的射電輻射流量計中的天線接收頻率2.80GHz為例，諧振腔以空氣為例，進行設計。

諧振腔2的兩個反射壁，分別是，下面的全反射板3，包含全金屬反射面6和金屬輻射貼片8，上面的是部分反射板1，包括表面一和表面二，分別設置不同的貼片結構。

圖4至圖7給出了這種實施方式天線結構示意圖。具體來說，該天線由三層結構組合而成。其中位于底部的全反射板3為厚度為1.6mm的介質板，介質的介電常數為2.2。一面覆蓋銅層作為金屬全反射面6，另一面的中央是作為激勵源的通過50Ω同軸線直接饋電的一個輻射金屬貼片8，位于中間的是作為諧振腔2填充空氣的第二層結構，厚度為25mm；位于天線頂部的部分反射板1，厚度為3.17mm，它的表面一刻有周期為10*10的十字形金屬貼片(表面一貼片)4，單元金屬網格線條的寬度為12mm，長度為24mm。它的表面二為周期為10*10的正方形金屬貼片(表面二貼片)5，單元金屬貼片的尺寸為22.8mm，金屬片間的間距為2.4mm。

其中輻射金屬貼片8的尺寸為35mm*35mm，對角切角的切線長度為2.6mm，切線為圖22中所示的線段a。可以理解為，正方形貼片的兩個對角被截斷，分別切斷右上角和左下角，且切除面積相等。

此處說明，若改為接收左旋圓極化天線，只需要將輻射金屬貼片8的切除部設計在左上角和右下角即可，設計為與當前設計旋轉90°方向接口。對應為左上角和右下角的斜邊長度為0.8mm。

天線的工作參數為：其中天線的總體尺寸為240mm*240mm*30mm。其中，30mm是天線的總厚度，空氣諧振腔的厚度25mm。另外，在頻率2.8GHz，S11為-31.3dB，駐波比小于1.2，右旋極化下3dB波束寬度為31.9度，主瓣和第一副瓣相差大于-18.5dB，考慮金屬損耗后，實際增益可達14.1dB。左旋極化下實際增益僅為-1.1dB，該天線是一種良好的右旋極化天線。并且，該天線與傳統的貼片天線相比，具有更高的增益和主波束效率。與傳統拋物面天線相比，相同的性能下具有更小的體積和更小的厚度，可具有更輕的重量，結構更加簡單，加工更加方便。

天線結構的上層結構為部分反射板1，上層結構的非完全反射特性使得電磁波既能在諧振腔2中多次反射以使諧振頻率的電磁波信號實現共振增強，同時又能保證信號向前方輻射出去或者被饋源接收。

傳統的部分反射平板結構通常為介質平板的一面上是周期排布金屬貼片，而另一面不具有貼片結構，此處，我們稱這種結構的天線為部分反射結構材料天線。與傳統的結構不同，新型的部分反射平板上是由亞波長磁單負諧振單元(表面一為金屬網格結構，表面二為周期排布的方形金屬貼片)周期性排布構成。傳統部分反射平板面，和由磁單負單元周期排布構成的部分反射平板面，在2.8GHz的反射率分別為0.973和0.975，滿足高反射的特性。當2.8GHz頻率的電磁波照射到傳統結構時會產生接近180度的反射相位，所以腔體的最小厚度接近工作頻率波長的一半，工作頻率的電磁波在共振腔體中才能反射疊加增強。但2.8GHz頻率的電磁波照射到含磁單負材料的結構時，電磁波的反射相位可以為0或者接近0，所以諧振腔2厚度可以小于半波長，從而實現亞波長諧振腔體。

圖8和圖9給出了本實施例天線與傳統的部分反射結構材料天線對于右旋圓極化電磁波的反射率和反射相位的對比圖。從圖8可見，采用磁單負特異材料的天線，其反射率較傳統天線的反射率有較大的不同；圖9可見，采用磁單負特異材料亞波長諧振腔圓極化天線較傳統天線相比，反射相位可以接近0或者等于0。需要說明，由于本實施例提供的為2.8GHz的天線，可見在2.8GHz附近，天線的反射相位接近于0，而在2.8GHz正負范圍內，由于天線特性不再適用于這種工作頻率，頻率差越大，反射相位也會逐漸增大。

圖10給出了本實施例中天線的S11圖和方向增益圖，可見天線性能良好。

圖11為天線的軸比圖，圖中可見，該天線右旋圓極化程度高。

圖12特異材料天線的實際極化方向增益圖，可以看出，天線對右旋極化信號的增益良好，對左旋極化信號的增益較弱，因此，對右旋極化信號有較好的極化選擇功能。

該設計方法也適用于其他頻率的新型天線。適當的調整亞波長諧振腔2的厚度，及磁單負單元結構和輻射金屬貼片的尺寸(特別說明的是，構成磁單負單元的結構不限定于十字網格和矩型貼片，其他形狀的組合也可以實現磁單負單元)，使其等效磁導率小于零甚至趨于負無窮大，從而調整磁單負材料的零反射相位(或者任意數值的反射相位)頻率，并調整天線的工作頻率。

具體的說，部分反射平板層1的部分反射特性的變化可以通過改變磁單負材料的基本單元的大小來實現，例如，組成貼片陣列的十字交叉金屬線的寬度調控，寬度增加時平板層1的反射率增大，寬度減小時平板層1的反射率減小。部分反射平板層1的零反射相位對應的頻率，主要由表面二單元方形金屬貼片的寬度調整，寬度增加時部分反射平板層的零反射相位頻率向低頻移動，寬度減小時部分反射平板層的零反射相位頻率向高頻移動。根據以上規律可以設計不同頻率響應的磁單負單元。

磁單負單元整體尺寸增大時，部分反射平板層1的零反射相位頻率向低頻移動。磁單負單元整體尺寸減小時，部分反射平板層1的零反射相位頻率向高頻移動。

天線的工作頻率也可通過調整亞波長諧振腔2的厚度來調整。當諧振腔體2的厚度增加時，天線工作頻率向低頻移動，當諧振腔體2的厚度減小時，天線的工作頻率向高頻移動。電磁波在共振腔體中多次反射疊加，滿足上下兩面的反射相位與波程相位之和為2π的整數倍才能實現疊加增強。磁單負特異材料在一定的頻率范圍內可以實現接近零的反射相位，在這個頻率范圍內腔體厚度發生變化，滿足電磁波共振增強條件的頻率也會隨之發生變化。所以通過適當調節腔體的厚度可以調整天線的工作頻率。

綜合調整各個尺寸參數可以實現天線的最佳輻射性能。

該天線結構利用亞波長諧振腔結構對于放置在腔體內部的輻射源8，可以起到增強輻射方向性的作用，提高天線輻射的增益。利用磁單負材料的0反射相位特性，實現了諧振腔的亞波長超薄厚度。由于對表面二貼片單元進行特殊結構設計，可實現左旋圓極化電磁波或右旋圓極化電磁波信號的接收。

實施例3

本實施例提供另外一種工作頻率天線結構，具體為一種工作頻率為2.74GHz的天線。但采用輻射金屬貼片陣列作為輻射源，對應圖1(b)所述的天線結構。

輻射金屬貼片陣列作為輻射源的特異材料超薄右旋圓極化天線的輻射源為2*2(4)個對角切角的輻射金屬貼片8組成的陣列。而諧振腔的兩個反射壁，包括全反射板3和部分反射板1。具體來說，該天線由三層結構組合而成。全反射板3為厚度為1.6mm的介質板，介質的介電常數為2.2，一面覆蓋金屬銅層作為金屬全反射面6，另一面為作為輻射源的2*2(4)個對角切角的方形金屬貼片組成的陣列。激勵電流由饋電點，經過微帶饋電網絡9分布到各個對角切角的輻射金屬貼片8上；位于中間的2是作為填充空氣的諧振腔，厚度為22mm；部分反射板1，厚度為3.17mm，它的表面一排布有周期為20*20的金屬網格4，單元金屬網格線條的寬度為12mm，長度為24mm。它的表面二排布有周期為20*20的正方形金屬貼片5，單元方形金屬貼片的寬度尺寸為23.2mm，金屬貼片間的間距為1.6mm。天線的整體尺寸為480mm*480mm*26.7mm，該天線實現了超薄的亞波長厚度并具有較大的輻射口徑面積。

天線的工作參數為：空氣諧振腔的厚度22mm。另外，在頻率2.8GHz，，S11為-22.7dB，駐波比小于1.2，右旋極化下3dB波束寬度為15.1度，主瓣和第一副瓣相差大于-18.9dB，考慮金屬損耗后，實際增益可達19.5dB。左旋極化下實際增益僅為1.2dB，該天線是一種良好的右旋極化天線。

圖13-圖15給出了該天線的具體性能。由圖13可見，天線性能良好，由圖14可見，天線右旋極化選擇能力佳，由圖15可見天線對左旋圓極化信號和右旋圓極化信號有較好的極化選擇能力。

由于采用了輻射金屬貼片陣列作為輻射源，信號大面積接收或者輻射能力更強，該天線實現了超薄的亞波長厚度并具有較大的輻射口徑面積。

實施例3

本實施方式進一步提供一種諧振腔2厚度可調的天線結構。

實施例1中已述，可通過調整諧振腔2厚度或改變磁單負陣列單元的尺寸來調整天線的工作頻率。而現有結構中，天線一般為固定結構，一但組裝好，很難再改變天線的結構。

本實施例中可將全反射板3和部分反射板1均設計為可拆卸可調的結構，通過調整二者的位置可調整諧振腔2的厚度，通過拆卸更換，可更換不同尺寸磁單負陣列單元的部分反射板1。另外一種方式，也可將全反射板3設計為固定安裝結構，部分反射板為可拆卸可調結構。

具體的說，部分反射板1通過滑動部件安裝在豎向滑軌上，通過在滑軌上移動，可調整諧振腔2的厚度。

另一種實施方式，全反射板3和部分反射板1上設置有配合安裝孔，通過調節螺釘配合安裝。通過配合螺釘旋轉可調整二者之間的間距。