[发明专利]超材料贴片天线

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料贴片天线。

【背景技术】

超材料是一种以人造结构为基本单元、并以特定方式进行空间排布的具有自然界材料所不具有的、特殊物理化学性质的新型材料，它的特殊性质不是由其材料本身的化学组成，而是由其人造结构的特征所决定的。通过精心的计算与设计，可以人工制造出各种特殊介电常数和磁导率的材料，比如左手材料。因为这些材料具有自然界天然材料所不具有的一些特性，因此超材料具有广阔的应用前景。

超材料的特殊性质在很大程度上取决于材料的关键物理尺度，例如晶体在原子尺度上是排列有序的，正因为如此，晶体材料拥有一些无定型态所不具有的物理特征，由此类比，在其它层次上的有序排列则可能获得一定程度的自然界中的材料所不具有的物理性质。

另一方面，贴片天线经常作为一种价格低廉而结构紧凑的天线被用于各种电路板上。它是一种同向性的天线，可以作为移动设备中的发射机和接收机。

目前，技术人员已经采用多种技术手段来提高贴片天线的增益。然而，到目前为止，尚未有人提出采用折射率为零的超材料来设计制造高增益的贴片天线。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：利用超材料的独特物理性质，设计出一种贴片天线，该贴片天线的方向性比传统的贴片天线的方向性更为优良，这使得其增益明显地高于一般的贴片天线。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：一种超材料贴片天线，包括：馈电线固定板；设置在所述馈电线固定板的一侧表面上的馈电线；以及设置在所述馈电线固定板的另一侧表面上的贴片；其中，所述贴片天线还包括相互平行的、且平行于所述馈电线固定板而设置在所述贴片一侧的若干折射率为零的超材料，以及连接和固定所述若干超材料和所述馈电线固定板的固定结构。

更具体的，该超材料为至少两片，优选地为两片

更具体的，该超材料为平板状。

更具体的，该超材料的横截面呈圆形。

更具体的，该超材料的横截面呈椭圆形。

更具体的，该超材料的横截面呈方形。

更具体的，该超材料的横截面呈多边形。

更具体的，该片超材料的横截面呈不规则形状。

本发明的有益效果为：通过利用超材料来使得从馈电线发出的电磁波以固定的方向传播，有效地提高了贴片天线的增益。

【附图说明】

图1为根据本发明的一种方形零折射率超材料贴片天线的横截面图。

图2是图2中所示的贴片天线的立体图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的原理在于：任何角度的电磁波如果从折射率为0的材料出射到空气介质(折射率为1)中时，其电磁波的出射方向将垂直于该材料，这样，以任何角度入射到折射率为0的超材料中的电磁波，在其从该超材料出射到折射率为1的空气介质中时，其出射方向将基本垂直于该超材料。从而，电磁波便从以往的向四周发散传播的方式变为集中在固定的方向上传播的方式。以从波源发出的电磁波通过超材料为例，基于上述原理，这些从超材料出射的电磁波垂直或基本垂直于超材料的表面，即具有非常好的方向性。

图1具体示出了根据本发明的一个实施例的一种方形零折射率超材料贴片天线10的横截面图。如图1所示，该贴片天线10包括两片平行的表面为平板形的超材料4，该两片超材料的折射率为0。与该两片超材料4平行的馈电线固定板1被设置在该两片超材料4的一侧。馈电线2则设置在该馈电线固定板1的离开该两片超材料4的一侧表面上。该馈电线可以是同轴线。而且，在所述馈电线固定板1的靠近所述超材料4的一侧表面上设置有贴片3。除此之外，该贴片天线10还包括用于连接和固定上述的两片超材料4和馈电线固定板1的固定结构。

图2示出了图1中所示的贴片天线10的立体图。

在上述实施例中，该超材料4的截面呈方形。然而，在实际中，根据需要，可以将超材料4的截面设计成圆形、多边形，不规则形，等等。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。