[发明专利]人工磁导体地面

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工磁导体地面。

背景技术

在过去的几十年中，电磁能隙(EBG)结构已经被应用微波工程的很多方面，例如带阻滤波器，谐振器和提高放大器的效率。在此基础上，研究学者提出了一种新型的电磁能隙结构，这种结构包括了金属反射平面和相同的金属贴片单元阵列，被称为人工磁导体(ACM)。由于无线电系统的小型化和集成化需求，系统天线被要求提高其辐射增益并且降低近场耦合，人工磁导体由于其具有高表面电阻，可以充分的满足系统要求。人工磁导体在低剖面方面有着很大的应用前景，例如用作单臂螺旋天线和微带天线的地板，传统的金属地板，天线需要和地板之间间隔λ/4的距离，人工磁导体地面可以有效的减小该距离。

但是现有的人工磁导体存在带宽指标低、天线方向图后瓣辐射大的问题。

发明内容

本发明为解决现有的人工磁导体存在带宽指标低、天线方向图后瓣辐射大的问题，进而提供了一种人工磁导体地面。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的人工磁导体地面由多个人工磁导体单元构成，多个人工磁导体单元矩阵排布设置，每个人工磁导体单元包括第一层金属板、第二层金属板、第三层金属板、第一介质层和第二介质层；第一介质层和第二介质层构成一个长方体，第一介质层位于第二介质层的上端面上，第一介质层和第二介质层的厚度均为4～8cm之间，第一层金属板由四个第一正方形金属片构成，四个第一正方形金属片矩阵排布在第一介质层的上端面上，每个第一正方形金属片的两条边与第一介质层上端面的两条边重合，每个第一正方形金属片的边长为5～12cm，同排或同列的两个第一正方形金属片之间的最小间隔为4.5～5.5cm；

第二层金属板为正方形金属板，第二层金属板的边长为10～21cm，第二层金属板位于第一介质层和第二介质层之间，第二层金属板的四条边与第二介质层上端面的四条边依次平行；

第三层金属板为正方形金属板，第三层金属板的边长为14～29cm，第三层金属板位于第二介质层的底端面上，第三层金属板的四条边与第二介质层底端面的四条边重合；

第二介质层上竖直加工有中心通孔，中心通孔内设置有第一金属棒，第二层金属板通过第一金属棒与第三层金属板连接；每个人工磁导体单元的四条竖直边上均加工有四分之一圆柱形缺口，每个圆柱形缺口处设置有一个第二金属棒，第二金属棒的横截面为四分之一圆柱，每个第一正方形金属片通过一个第二金属棒与第三层金属板连接，第一介质层的介电常数为9，第二介质层的介电常数为1，第一层金属板、第二层金属板和第三层金属板的厚度均为0.03～0.2cm。

本发明的有益效果是：

本发明的人工磁导体地面采用双层介质加载结构，在同样导磁特性的情况下，与现有的单层介质人工磁导体相比，体积更小，从而达到了人工磁导体小型化的目的；

本发明的人工磁导体地面的工作频率为40MHz～70MHz，相对带宽达到54.4％，与现有的人工磁导体18％的相对带宽相比，大大提高了天线增益，天线增益提高了30％以上，同时能够使加载天线获得更低的剖面，在其工作频段内能够有效的降低天线方向图的后瓣，并且提高天线的增益大约2db。

本发明的人工磁导体地面在入射方向与其法线夹角小于60°时，本发明的人工磁导体地面的中心频率是非常稳定的。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式一中人工磁导体单元的立体图，图2是本发明的具体实施方式一中第二介质层5的立体图(由上至下看)，图3是本发明的具体实施方式一中第二介质层5的立体图(由下至上看)，图4是本发明的具体实施方式一中人工磁导体单元的半剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式的人工磁导体地面由多个人工磁导体单元构成，多个人工磁导体单元矩阵排布设置，每个人工磁导体单元包括第一层金属板1、第二层金属板2、第三层金属板3、第一介质层4和第二介质层5；第一介质层4和第二介质层5构成一个长方体，第一介质层4位于第二介质层5的上端面上，第一介质层4和第二介质层5的厚度均为4～8cm之间，第一层金属板1由四个第一正方形金属片1-1构成，四个第一正方形金属片1-1矩阵排布在第一介质层4的上端面上，每个第一正方形金属片1-1的两条边与第一介质层4上端面的两条边重合，每个第一正方形金属片1-1的边长L为5～12cm，同排或同列的两个第一正方形金属片1-1之间的最小间隔D为4.5～5.5cm；