[实用新型]基于非谐振式超界面的高增益对数周期天线

说明书

本实用新型公开了一种基于非谐振式超界面的高增益对数周期天线，包括Rogers RT5880介质基板、上层金属层、下层金属层及金属半圆环；本实用新型在Rogers RT5880介质基板的正反两面刻蚀两层金属贴片，使两层的偶极子阵列呈镜像对称排列，且每层的偶极子阵列都由倾斜馈线相连接。馈电方式为基片集成波导馈电。非谐振式超界面由金属半圆环贴片组成，在27‑40GHz工作频段内可等效成折射率恒为1.5的梯度透镜，将其设置在对称排列的偶极子中间时，天线的低频带增益得到显著提高，缩小了与高频带增益的差量；将其加载在偶极子的上方时，天线增益在整个工作频段内均得到了提高。将前两种排布方式相结合，该超界面对数周期天线的增益提高了1‑4dB，且低频段与高频段的增益值分布更均匀，增益浮动量由5.3dB降低至3.4dB,使其在无线通讯系统中具有较强的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及通讯设备技术领域，尤其是一种基于非谐振式超界面的高增益对数周期天线。

背景技术

宽频带定向性天线是无线通信前端系统中的重要器件，随着时代的需求而不断地发展和改进。宽频带天线也被称为非频变天线，即该类天线在特定较宽的频率范围内，其重要特性，包括方向图、极化、阻抗等保持不变。对数周期偶极子阵列天线就是广泛应用的非频变天线的一种，自二十世纪六十年代被提出以来便得到了广泛的关注。由于传统的对数周期天线方向性低且尺寸较大，因此如何提高天线增益并减小尺寸成为对数周期天线的研究重点。而提高天线增益最普遍的方法是构建阵列，但是该方法毫无疑问将会增大天线的体积，使得设计变得复杂并提升了制作成本。

最近几年超界面由于其奇异的电磁性质而被广泛应用于微波器件和天线中。其中零折射率材料在改善天线增益方面有着突出的作用，被大量应用于贴片天线以及定向性天线中。存在的问题是，零折射率结构基于材料的谐振特性，损耗较大，且色散强，限制了其在通信领域中的应用。如何在超界面结构通过远离谐振点方式，产生非谐振响应，从而避免损耗大的问题，因此非谐振超界面的研究将显得十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于非谐振式超界面的高增益对数周期天线，本实用新型采用在Rogers RT5880介质基板的正反两面分别刻蚀上层金属层及下层金属层，在上层金属层及下层金属层上设置偶极子阵列，且偶极子阵列沿中轴反对称设置，采用将数件金属半圆环按M行N列排列构成非谐振超界面，非谐振超界面分别刻蚀在Rogers RT5880介质基板的正反两面的偶极子阵列的周边，两面的非谐振超界面沿中轴反对称设置；本实用新型有效的提高了宽频带天线的增益，并减小了整个频带上的增益差量，有利于该定向天线在无线通信中的应用。而且该结构可直接刻蚀在天线的基板上，没有带来任何加工负担，也无需增大天线的体积，实现了高增益天线的小型化。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种基于非谐振式超界面的高增益对数周期天线，其特点包括Rogers RT5880介质基板、上层金属层、下层金属层及金属半圆环；

所述上层金属层由一条倾斜馈线与一块矩形基片构成，倾斜馈线上设有数条水平偶极子构成偶极子阵列，矩形基片上设有中轴，沿中轴线在矩形基片上方设有第一梯形微带线、下方设有第二梯形微带线及延伸微带线，倾斜馈线的底部与矩形基片的第一梯形微带线连接；

所述下层金属层与上层金属层的倾斜馈线及数条水平偶极子相同设置，下层金属层与上层金属层矩形基片上的第一梯形微带线相同设置；

所述上层金属层及下层金属层分别刻蚀在Rogers RT5880介质基板的正反两面，且上层金属层及下层金属层沿中轴反对称设置；

所述金属半圆环为数件，按M行N列排列构成非谐振超界面，非谐振超界面设置在偶极子阵列的周边，并分别刻蚀在Rogers RT5880介质基板的正反两面，非谐振超界面沿中轴反对称设置；