[发明专利]基于人工小型化超材料结构双频段陷波超宽带天线

说明书

本发明提供的是一种基于人工小型化超材料结构双频段陷波超宽带天线。包括超宽带天线，超宽带天线正面的上半部分为覆铜区、下半部分为裸露区，正面覆铜区中部有一凹形裸露区、底边中间带有馈线，正面覆铜区的底边呈弧形，超宽带天线背面的下半部分为覆铜区、上半部分为裸露区，背面覆铜区的上边呈弧形，背面覆铜区的上边中间有一裸露槽，超宽带天线的下部有两个人工超材料结构，两个人工超材料结构分布于馈线的两侧，人工超材料结构的正面为下边开口的方形覆铜框、背面为上边开口的方形裸露框、并且开口处均有向内的转折段。本发明能够满足在WLAN中5.15GHz–5.35GHz和5.725GHz–5.825GHz下的陷波。

技术领域

本发明涉及的是一种双频段陷波超宽带天线。

背景技术

1996年至1999年，J.B.Pendry等人构造了由细金属棒和金属谐振环组成的人工超材料，验证了人工超材料同时具有负介电常数(ε)、负磁导率(μ)的特性。2000年，R.A.Shelby等人首次构造出左手材料，使左手材料结构引起国内外广泛关注。目前，人工超材料广泛应用于各个领域，如微波电路、天线设计等。

基于SRR(开口谐振环)的人工超材料和超宽带天线的结合种类多种多样，实现的功能也各有不同。例如2014年JawardYaseen设计的超宽带陷波天线利用的是方形SRR谐振环实现的，设计的两个方形SRR放置在天线馈线下方以实现陷波；2016年AbdolmehdiDadgarpour设计的新型的圆SRR结构成功实现了天线高增益，利用的是人工超材料的零折射率特性；2016年Ali KaramiHorestani设计的可调谐S型分裂环谐振器是以S型SRR为基础，加入变容二极管成功实现了人工超材料中心频率可调。他们研究的共同点就是模型是以传统的开口谐振环为基础进行改进，但是对于人工超材料结构的小型化问题还没有合适的模型来解决。

综上所述，现有的文献报告对人工超材料结构的小型化问题还没有深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能优良能实现双频段陷波的基于人工小型化超材料结构双频段陷波超宽带天线。

本发明的目的是这样实现的：超宽带天线正面的上半部分为正面覆铜区、下半部分为正面裸露区，正面覆铜区中部有一凹形裸露区、底边中间带有馈线，正面覆铜区的底边呈弧形，超宽带天线背面的下半部分为背面覆铜区、上半部分为背面裸露区，背面覆铜区的上边呈弧形，背面覆铜区的上边中间有一裸露槽，超宽带天线的下部有两个人工超材料结构，两个人工超材料结构分布于馈线的两侧，所述人工超材料结构的正面为下边开口的方形覆铜框、背面为上边开口的方形裸露框、并且开口处均有向内的转折段。

两个人工超材料结构的尺寸不相等。

本发明针对超宽带天线的频段存在某些窄带导致信号干扰的问题，本发明提出了对于实现在WLAN下的双频段陷波的超宽带天线。本发明的特点包括：

(1)利用巴比涅原理，一个平面金属结构的互补结构可以通过如下方式获得：将原结构中的金属部分用缝隙替代，而原结构中的缝隙用金属替代。将传统的SRR结构进行改进，利用巴比涅原理建立互补结构CSRR结构单元，将SRR和对应的CSRR结合，建立新型人工超材料模型，获得其中心频率。

(2)根据(1)中模型，将建立的新型人工超材料保证在相同尺寸的情况下降低中心频率实现小型化的效果。

(3)根据(2)中模型，仿真新型人工超材料，并提取对应的中心频率使得满足WLAN中5.15GHz-5.35GHz和5.725GHz-5.825GHz两个频段，并计算出折射率、阻抗、有效介电常数和磁导率。

本发明建立并优化超宽带天线，实现频带为3GHz～11GHz下的宽频段。仿真天线的增益图、VSWR图。