[发明专利]一种应用于宽带圆极化天线的零折射率超材料透镜

说明书

本发明属于天线技术领域，公开了一种应用于宽带圆极化天线的零折射率超材料透镜，包括：介质基板；印刷于介质基板上表面的多个圆极化谐振单元。本发明不影响宽带圆极化天线本身结构，能够改善天线的轴比带宽，在宽频带范围内提高圆极化天线的增益。采用本发明的透镜的带反射板平面等角螺旋天线的3dB轴比带宽为44％(从6.9GHz到10.8GHz)，明显宽于传统不加透镜的带反射板平面等角螺旋天线。比较工作带宽上的增益情况，采用本发明的透镜的带反射板平面等角螺旋天线比传统不加透镜的带反射板平面等角螺旋天线的增益在整个工作频带内都有所提高，在绝大多数频率上的增益提高可达2dB。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种应用于宽带圆极化天线的零折射率超材料透镜。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，诸如宽带点对点通信系统的应用在人们日常生活中的需求日益增加。这类系统对天线有宽频带、圆极化以及高增益的苛刻要求，为了保证设备的移动灵活性，要求天线的尺寸尽量小型化。由于平面天线具备低剖面、小型化且易于加工制作等优点，因此成为这类应用中的普遍选择，但是平面天线单元固有的增益不高的缺点限制了系统的性能。传统的提高增益的手段为采用若干天线单元组成天线阵列，但是该手段需要额外的馈电结构设计，馈电结构本身也会存在损耗；并且，组成天线阵列所占用的口径面积过大，往往是系统所不能接受的。近年来，零折射率超材料透镜的应用已经被证明是一种提高平面天线增益的有效手段。然而，绝大多数已经发表的零折射率超材料透镜结构仅能适用于线极化天线并且作用频带很窄。文献(Y.Lv,F.Meng,J.Hua and M.Chen,“Awideband zero index metamaterial lens for directive emission based on z-shaped meta-atom,”5th Global Symposium on Millimeter Waves(GSMM),pp.418-421,May 2012.)中，为了展宽适用于线极化天线的零折射率超材料透镜的作用频带，提出了一种Z形单元结构。文献(K.Louertain and T.H.Chio,“Low-profile broadband spiralantenna with meta-materials,”IEEE Antennas and Propagation SocietyInternational Symposium(APSURSI),pp.1331-1332,July 2014.)中，为了实现螺旋天线的单向辐射并在宽频带范围内保持圆极化特征，设计了一种超材料吸波结构，由于后向辐射被吸收掉了，所以天线的增益较低。文献(C.KIM,H.Ahn,D.S.Elles,M.Machado andY.K.Yoon,“A high gain circular polarization antenna using metamaterialslabs,”IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium(APSURSI),pp.1-4,July 2010.)中，提出了一种能够提高圆极化天线增益的零折射率超材料透镜结构，然而，该透镜只适用于窄带圆极化天线。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前提高平面天线增益的零折射率超材料透镜存在仅能适用于线极化天线或者窄带圆极化天线的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种应用于宽带圆极化天线的零折射率超材料透镜。

本发明是这样实现的，一种零折射率超材料透镜，所述零折射率超材料透镜包括：

介质基板；

印刷于介质基板上表面的多个圆极化谐振单元；

所述零折射率超材料透镜从内向外沿半径方向令圆极化谐振单元的尺寸保持不变或者逐渐变大，从内向外沿半径方向令圆极化谐振单元之间的间距逐渐增大。