[发明专利]用于天线和系统的基于复合左右手（CRLH）磁电单元电路的结构

说明书

所公开的系统、结构和方法涉及一种天线，所述天线包括：多个基于复合左右手(CRLH)磁电单元电路的结构，每个基于CRLH磁电单元电路的结构包括：用于公共电触点的接地电极；第一同轴连接器和第二同轴连接器；第一接地表面和第二接地表面，所述第一接地表面连接到所述第一同轴连接器的第二端，所述第二接地表面连接到所述第二同轴连接器的第二端；同轴线，包括在所述第二同轴连接器中；微带馈电线，连接到所述同轴线，并与所述第一接地表面和所述第二接地表面电磁耦合；第一非谐振超表面贴片和第二非谐振超表面贴片，所述第一非谐振超表面贴片和所述第二非谐振超表面贴片中的每一个置于所述第一接地表面与所述第二接地表面之间的串联电容器间隙上方。

相关申请

本申请要求于2020年10月9日递交的申请号为17/067,494、发明名称为“COMPOSITE RIGHT LEFT HANDED(CRLH)MAGNETO-ELECTRIC UNIT-CELL BASED STRUCTUREFOR ANTENNAAND SYSTEM(用于天线和系统的基于复合左右手(CRLH)磁电单元电路的结构)”的美国非临时专利申请的权益和优先权。

技术领域

本发明大体上涉及天线结构，尤其涉及用于天线和系统的基于复合左右手(Composite Right Left Handed，CRLH)磁电单元电路的结构。

背景技术

未来蜂窝通信(例如，5G通信网络)的需求之一是提供包括具有极宽频率带宽和宽角度扫描范围的低剖面相控阵的天线。然而，由于谐振辐射元件的固有带宽限制，包括多个谐振辐射元件的传统相控阵往往具有有限的频率带宽。

为了克服带宽限制问题，已广泛探讨了连接阵列或紧耦合偶极子阵列的概念。该概念使用紧密间隔开的多个偶极子来获得近似连续惠勒电流片的效果，以实现超宽带性能。此类阵列能够在非常宽的带宽和宽扫描角体积上工作。然而，紧耦合偶极子阵列假定在紧密间隔开的多个偶极子源之间存在理想增量间隙作为激励。

应当注意的是，此类阵列的性能取决于宽带复杂馈电网络的实现，这通常是有问题的，并且需要非常长的设计周期。此外，由于紧密间隔开的多个元件，这种类型的阵列的辐射元件之间的耦合相对较高。因此，随着波束扫描角增加，此类阵列的效率通常会在频率带宽上迅速下降。为此，有兴趣开发一种具有低剖面、低复杂性馈电网络的低成本天线结构。

发明内容

本发明大体上提供一种天线，包括：多个基于复合左右手(Composite Right LeftHanded，CRLH)磁电单元电路的结构，每个基于CRLH磁电单元电路的结构包括：用于公共电触点的接地电极；第一同轴连接器和第二同轴连接器，所述第一同轴连接器的第一端和所述第二同轴连接器的第一端连接到所述接地电极；第一接地表面和第二接地表面，所述第一接地表面连接到所述第一同轴连接器的第二端，以及所述第二接地表面连接到所述第二同轴连接器的第二端；同轴线，其被包括在所述第二同轴连接器中；微带馈电线，其连接到所述同轴线，并与所述第一接地表面和所述第二接地表面电磁耦合；以及第一非谐振超表面贴片和第二非谐振超表面贴片，所述第一非谐振超表面贴片和所述第二非谐振超表面贴片中的每一个印刷在介电材料上并置于所述第一接地表面与所述第二接地表面之间的串联电容器间隙上方，并且电磁耦合至所述第一接地表面和所述第二接地表面。

根据本发明的其它方面所述的天线，其中，所述第一同轴连接器包括第二同轴线。

根据本发明的其它方面或任何上述方面所述的天线，其中，在所述微带馈电线中传输的射频信号在所述串联电容器间隙中感应切向电场，从而产生磁辐射源；所述射频信号在所述微带馈电线和所述第一接地表面中感应电流，从而产生电辐射源；以及所述磁辐射源和所述电辐射源形成磁电辐射元件。

根据本发明的其它方面或任何上述方面所述的天线，其中，所述多个基于CRLH磁电单元电路的结构彼此间隔小于λ/2的距离，其中λ是经由所述同轴线馈送到所述微带馈电线的射频信号的波长。