基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復合天線的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發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結構、十 字條帶控制結構和CSRR結構的基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復合天線。
【背景技術】
[0002] 近年來，無線通信技術飛速進步，大量頻譜資源不斷被開發使用，因此各種高頻超 高頻的無線通信設備逐漸得到人們的認可，登上了無線技術發展的歷史舞臺，諸如RFID系 統、微波存取全球互通系統（WiMAX)以及無線局域網絡系統（WLAN)等。這些無線通信設備 的大量使用為我們的生活提供了很多便利條件，同時也大大提高了對超高頻段頻譜的利用 率。
[0003] 在移動通信發展速度越來越快的今天，傳統理論思路設計的天線已經不能滿足無 線通信高集成化、多頻兼容等需求，以左手材料結構為改進思路的系列天線研宄成為天線 設計的熱點，通過加載左手材料等方式大幅度提高了天線各項性能。幾年來，基于左手材料 的復合左右手傳輸線結構因其具有低損耗的特點，并且在結構上具有連續性，使得復合左 右手傳輸線結構在損耗以及帶寬等方向都有著優于傳統左手材料的特性。因此運用復合左 右手傳輸線結構的思路設計出的天線以及其他微波器件能夠實現更加優良的性能，能夠滿 足天線小型化、多頻、超寬帶等新型天線的需求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種帶花瓣型夾層、Mushroom結構、十字條帶控制結構和 CSRR結構的基于陣列帶花瓣型夾層及條帶控制的左右手復合天線。
[0005] 本發明為疊層結構，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，在上層貼片上設有一矩形縫隙環，矩形縫隙環內為中心對稱 放置、加載有CSRR左手特性結構的矩形貼片2X2的四元陣，CSRR左手特性結構由兩個開 口方向相反的同心圓環構成，分離的四個矩形陣元內部加載的CSRR開口朝向依次有90° 轉向，分離的四個矩形陣元由常規右手特性的中心對稱十字條帶隔離，用于控制陣元及夾 層花瓣的左右手復合特性；在上層貼片一側設有饋電點，在分離的四個矩形陣元的中心設 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，每個花瓣型 陣元是被兩個相互正交的窄邊矩形分割成花瓣型的圓環，中心為一個旋轉45°的矩形金屬 過孔。
[0006] 所述上基板可采用介電常數為8~12的低耗高性能介質基板材料，優選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為2~5的低耗高性能介質基板 材料，優選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_，矩形縫隙環的邊長可為3~10_，矩形縫隙 環的寬度可為〇. 1~〇. 4mm。
[0008] 所述分離的四個矩形陣元的邊長可為1~5mm。CSRR左手特性結構外環的直徑可 為1~4謹，內環的直徑可為0? 5~3. 5謹，環的寬度可為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的直徑可為1~6mm，兩個相互正交的窄邊矩形的長與圓 環的直徑相等，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] 所述饋電點位于上層貼片上，為穿透基板的圓柱孔，饋電點半徑可為 0. 70mm+ 0. 01mm〇
[0012] 所述短路釘為穿透基板的圓柱孔，短路釘的半徑可為0. 30mm±0. 01mm。
[0013] 本發明的雙頻工作頻段可為3. 351~3. 411GHz和5. 214~5. 558GHz。
[0014] 與常規移動通信微帶天線相比，本發明具有以下優點：
[0015] 本發明將陣列、復合左右手傳輸線結構、左手材料、開環諧振及疊層等技術引入移 動通信微帶天線的設計中，設計新穎實用。通過引入陣列技術，提高了天線的輻射增益特 性。通過引入左右手復合特性的Mushroom結構，縮小了天線的尺寸，激發了天線的工作頻 點。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，增強了天線的左手特性。通過引入左手特性的CSRR結構，同 時增加了天線的容抗和感抗，進一步增強了天線的左手特性。通過引入常規右手特性的中 心對稱十字條帶隔離分離的四個矩形陣元，可以控制陣元及夾層花瓣的左右手復合特性。 通過引入三種增強左手特性的結構，降低了天線的回波損耗，使得滿足回波損耗要求的頻 點增加，實現了天線的雙頻工作。本發明將復合左右手傳輸線結構引入到移動通信微帶天 線的設計中，將陣列、復合左右手傳輸線結構、左手材料、開環諧振及疊層等多種技術相互 結合，設計一款雙頻單饋電、高增益小型化的微帶介質天線。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明實施例的側視結構示意圖。
[0017] 圖2為本發明實施例的上層貼片結構示意圖。
[0018] 圖3為本發明實施例的夾層貼片結構示意圖。
[0019] 圖4為本發明實施例的接地板結構示意圖。
[0020] 圖5為本發明實施例的回波損耗（Sn)性能圖。在圖5中，橫坐標表示頻率（GHz)， 縱坐標表示回波損耗強度（dB);坐標為直角坐標。
[0021] 圖6為本發明實施例在WiMAX頻段上E面及H面天線增益方向圖。圖中，坐標為 極坐標。
[0022] 圖7為本發明實施例在WLAN頻段上E面及H面天線增益方向圖。圖中，坐標為極 坐標。
【具體實施方式】
[0023] 以下結合實施例和附圖對本發明的技術方案及突出效果作進一步說明。
[0024] 參見圖1~4,上基板1為介電常數為10. 7的正方形介質基板，上基板1的邊長 為22. 0mm±0. 1mm，厚度為0. 7mm±0. 1mm，下基板2為介電常數為2. 2的正方形介質基板， 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上設有一個矩形縫隙環8,矩形縫隙環8的邊長％為6. lmm±0. 1mm，環寬s丨為 0. 25mm±0. 10mm。矩形縫隙環8內為中心對稱放置、加載有CSRR左手特性結構11的矩形貼 片2X2的四元陣，CSRR左手特性結構11由兩個開口方向相反的同心圓環構成，分離的四個 矩形陣元9內部加載的CSRR開口朝向依次有90°轉向。分離的四個矩形陣元9由常規右 手特性的中心對稱十字條帶10隔離。分離的四個矩形陣元9的邊長 &4為2. 4mm±0. 1mm。 每個CSRR左手特性結構11由兩個開口方向相反的同心圓環構成，同心圓環的外環直徑屯 為2. Ctam±0. 1謹，內環直徑(12為1. 2謹±0. 1謹