[发明专利]基于拓扑优化的K波段超材料覆层微带天线及设计方法

摘要

本发明公开了一种基于拓扑优化的K波段超材料覆层微带天线及设计方法，所述微带天线包括天线基板，天线基板的下表面设置有金属接地板，上表面中部设置有微带贴片，微带贴片上设置有同轴线馈电探针，天线基板的上方平行设置有天线覆层基板，天线基板与天线覆层基板之间通过支柱连接，天线覆层基板上刻蚀若干个超材料基元，超材料基元呈阵列排布结构，每一个超材料基元离散成正方形的网格结构，每一个网格内对应一个设计元素xi，所有设计元素xi的集合X构成超材料基元的拓扑构型。本发明解决了天线设计过程中超材料基元与微带天线匹配困难的问题，具有结构简单、制备方便和增益高的优点。

主权项

1.一种基于拓扑优化的K波段超材料覆层微带天线，包括天线基板(1)，其特征在于：所述天线基板(1)的下表面设置有金属接地板(4)，上表面中部设置有微带贴片(2)，所述微带贴片(2)上设置有同轴线馈电探针(3)，所述天线基板(1)的上方平行设置有天线覆层基板(5)，所述天线基板(1)与天线覆层基板(5)之间通过支柱(7)连接，所述天线覆层基板(5)上刻蚀若干个超材料基元(6)，所述超材料基元(6)呈阵列排布结构，每一个超材料基元(6)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时表示所在网格采用铜贴片材料，x_i＝0时表示所在网格采用空材料，所有设计元素x_i的集合X构成超材料基元(6)的拓扑优化变量；所述超材料基元(6)的拓扑优化变量基于遗传算法的拓扑优化模型计算得到，所述拓扑优化模型为：式中，X为设计元素集合，M为超材料基元6离散化的方格子总数，A_e为天线的有效面积，f为超材料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。