[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

摘要

本发明公开了一种基于冗余设计的K波段超材料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，上表面中部设置有辐射贴片，辐射贴片中部设置有同轴线馈电探针，辐射贴片的四周环绕设置超材料基元，每一个超材料基元形成正方形或矩形的网格结构，每一个网格内对应一个设计元素xi，xi＝1时表示网格采用铜贴片材料，xi＝0时表示网格采用空材料，设计元素xi的集合X构成超材料基元的拓扑构型；超材料基元的拓扑构型基于遗传算法的拓扑优化模型计算得到。本发明通过离散结构的拓扑优化解决超材料基元与微带天线的合理匹配的难题，通过冗余设计避免出现棋盘格导致的天线制备困难。

主权项

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。