[发明专利]一种基于人工表面等离激元结构的小型化叠层天线

说明书

本发明提供一种基于人工表面等离激元结构的小型化叠层天线，包括第一介质板、第二介质板、第一金属贴片、第二金属贴片、金属地以及用于给所述叠层天线馈电的馈电结构，所述第一金属贴片设置在第一介质板的上表面，所述第二金属贴片设置在第二介质板的上表面，所述金属地设置在第二介质板的下表面，所述第一金属贴片、第二金属贴片均为辐射单元，所述第一金属贴片和第二金属贴片的非辐射边均设置有人工表面等离激元结构。本发明实现了叠层天线的小型化设计，在保证天线宽频带特征的同时，显著减小了天线的几何尺寸。

技术领域

本发明涉及叠层天线技术领域，具体地，涉及一种基于人工表面等离激元结构的小型化叠层天线。

背景技术

天线作为无线通信系统最重要的组成部件之一，承载着无线电波发射和接收的任务。叠层天线在继承传统微带天线体积小、重量轻、制造简单和易于集成等优点的基础上，还具有宽波束宽度、宽阻抗带宽、滤波特性和极化灵活性。因此，叠层天线在无线通信系统终端和移动客户端设备中都得到了广泛的应用。随着移动通信技术和无线射频识别技术的迅速发展和应用，终端设备逐渐向着小型化和集成化的方向发展，对天线尺寸的要求越来越高。因此，如何在有限的空间内实现叠层天线的小型化是目前无线通信系统中亟待解决的问题之一。

实现天线小型化的本质是通过延长电流路径进而降低谐振频率。现有的贴片天线的小型化技术主要包括采用高介电常数的介质板、加载短路贴片、加载简单缝隙、采用缺陷地和采用凹凸型基板等。但是，这些方式均会以牺牲天线的辐射特性或增加制造成本为代价。例如：采用高介电常数的介质板会引起表面波从而降低辐射效率；采用缺陷地结构会增加后向辐射从而降低天线增益。因此，为了兼顾空间利用率、工艺制造成本和天线的辐射性能，在保留叠层天线宽带特性的同时实现小型化，在无线通信系统的天线设计中尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于人工表面等离激元结构的小型化叠层天线，通过将人工表面等离激元结构引入到叠层天线中，实现天线结构的小型化。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于人工表面等离激元结构的小型化叠层天线，包括第一介质板、第二介质板、第一金属贴片、第二金属贴片、金属地以及用于给所述叠层天线馈电的馈电结构，所述第一金属贴片设置在第一介质板的上表面，所述第二金属贴片设置在第二介质板的上表面，所述金属地设置在第二介质板的下表面，所述第一金属贴片、第二金属贴片均为辐射单元，所述第一金属贴片和第二金属贴片的非辐射边均设置有人工表面等离激元结构。

优选地，所述第一金属贴片非辐射边的人工表面等离激元结构包括多个凹槽，所述凹槽的深度以指数曲线方式渐变，其中曲线形状由叠层天线实际高频谐振点确定。

优选地，所述第一金属贴片的人工表面等离激元结构的多个凹槽的宽度相同。

优选地，所述第二金属贴片非辐射边的人工表面等离激元结构包括多个凹槽，所述凹槽的深度以指数曲线方式渐变，其中曲线形状由叠层天线实际低频谐振点确定。

优选地，所述第二金属贴片的人工表面等离激元结构的多个凹槽的宽度相同。

优选地，所述馈电结构包括设置在第二金属贴片上的馈电点、设置在第二介质板中的金属过孔以及设置在金属地上的馈电接口，所述馈电接口通过第二介质板中的金属过孔给第二金属贴片馈电。

优选地，所述第二金属贴片上的馈电点与第二金属贴片中心点偏离。

优选地，所述第二金属贴片用于将电磁能量耦合到第一金属贴片，并同时辐射到空间中。

优选地，所述第一金属贴片将耦合的电磁能量辐射到空间中。

优选地，所述第一介质板和第二介质板为不同的高频印刷电路板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：