[发明专利]一种双频电小左手平面透镜天线

说明书

本发明提供了一种双频电小左手平面透镜天线，包括从上至下依次触接排列的左手透镜层、部分反射面和耦合辐射层，还包括位于底部的馈电板，馈电板与耦合辐射层之间设有介质垫片。本发明将谐振腔天线与左手材料单元结合，易于加工、成本降低，左手材料单元采用单面蚀刻工艺，由此制得的单面蚀刻结构不仅组成单元阵列时更加灵活，而且，由此拼接构成的左手透镜层直接覆盖在部分反射面上，该无腔结构未产生额外的剖面高度，在保留了天线低剖面特性的前提下，使得天线的增益和方向性得到显著提高，同时具有双频功能及电小型化的特点。

技术领域

本发明涉及一种透镜天线，具体涉及一种双频电小左手平面透镜天线，属于微波技术领域。

背景技术

物质的折射率与该物质的磁导率和介电常数有关，即n²=ε(ω)μ(ω)，显然地，当磁导率和介电常数同时为负值时，折射率n<0；电磁波在该物质中传播时，波矢、电场和磁场之间的关系符合左手定律，因此称之为“左手材料”。左手材料具有负相速度、负折射率、理想成像、逆Doppler频移、反常Cerenkov辐射等优异的物理性质，因此被广泛应用于透镜天线中。

采用左手单元阵列的透镜天线对电场和磁场均呈现出特殊的响应特性，现有的左手天线一般采用在介质基板的两侧均蚀刻左手材料单元的结构，该结构不仅工序复杂、制造成本高，还限制了天线在更高频段的应用。传统的谐振腔天线根据同相叠加出射的原理设计，波束宽度仍然较大，不具有笔形波束的高方向性效果。随着现代技术的迅速发展，无线通信技术正在向小型化，高性能和高集成方向发展。现代无线通信特别是物联网时代的到来，使得兼具收、发信号功能的双频天线被广泛应用于日常生活的各个领域。因此，如何设计和生产出一种电尺寸小型化，又同时具有高增益高方向性和双频功能的天线，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题，同样也是行业发展的迫切需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双频电小左手平面透镜天线，该天线结构简单、易于加工且成本低，还具有高增益高方向性、双频功能及电小型化的特点。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种双频电小左手平面透镜天线，包括从上至下依次触接排列的左手透镜层、部分反射面和耦合辐射层，还包括位于底部的馈电板，所述馈电板与所述耦合辐射层之间设有介质垫片，其中，所述左手透镜层由呈19×19阵列排布的左手材料单元拼接构成，每个所述左手材料单元包括介质基片和在该介质基片下表面镀铜形成的底层金属层，所述底层金属层上蚀刻有对口谐振环金属线；所述部分反射面呈正方形，包括相互叠加的反射介质板和金属层，所述金属层贴在所述反射介质板的下表面，所述金属层由呈11×11阵列排布的金属周期单元拼接构成；所述耦合辐射层呈正方形，包括辐射介质板和方形的辐射金属片，所述辐射金属片印刷在所述辐射介质板下表面的中心位置，并沿所述辐射介质板的横向、纵向中心线对称分布；所述馈电板呈正方形，包括从上至下依次触接排布的顶层金属层、馈电介质板和微带线，所述顶层金属层敷设在所述馈电介质板的上表面，所述微带线纵向设置在所述馈电介质板的下表面。

进一步地，所述金属周期单元为方框形金属贴片。

进一步地，所述金属层的截面积与所述反射介质板的截面积相同。

进一步地，所述耦合辐射层的边长小于所述部分反射面的边长。

进一步地，所述顶层金属层与所述馈电介质板的形状、尺寸一一对应。

进一步地，所述顶层金属层的中心位置横向开有一矩形缝隙，所述矩形缝隙的中心与所述馈电介质板的中心重合并沿所述馈电介质板的横向、纵向中心线对称分布。

进一步地，所述矩形缝隙与所述微带线在水平面上的投影相互垂直。