[发明专利]基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法

权利要求书

1.一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线，包括天线基板(4)，其特征在于：所述天线基板(4)的下表面设置有金属接地板(3)，上表面中部设置有辐射贴片(2)，所述辐射贴片(2)中部设置有同轴线馈电探针(5)，所述同轴线馈电探针(5)的一端与辐射贴片(2)连接，另一端与金属接地板(3)连接，所述辐射贴片(2)的四周环绕设置超材料基元(1)，每一个超材料基元(1)离散为若干个正方形网格结构，每一个网格对应一个设计元素x_i，x_i＝1时表示所在网格内采用铜贴片材料，x_i＝0时表示网格采用空材料，所有设计元素x_i的集合X构成超材料基元(1)的拓扑优化变量；所述超材料基元(1)的拓扑构型基于遗传算法的拓扑优化模型计算得到，所述拓扑优化列式表达为：

式中，X为设计元素集合，M为超材料基元1的网格个数，A_e为超材料微带天线的有效面积，f为超材微带天线的工作频率，f_a为天线的载波频率，C为真空中光速，x_i＝1时铜贴片材料的面积大于网格面积。

2.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)的网格结构为左右或上下对称结构。

3.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述同轴线馈电探针(5)的特性阻抗为50欧姆。

4.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)沿辐射贴片(2)外围成圈状刻蚀于介质基板(4)上。

5.根据权利要求2所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)中当x_i＝1时网格中采用的铜贴片材料的长度方向与宽度方向均大于网格0.01～0.1mm。

6.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述介质基板(4)上超材料基元(1)与边缘处设有空隙，所述超材料基元(1)之间设有空隙。

7.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述同轴线馈电探针(5)设置于辐射贴片(2)中心且偏向辐射贴片(2)宽度方向1.2523mm。