一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113839216A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111121714.4(22)申请日2021.09.24(71)申请人山西大学地址030006山西省太原市坞城路92号(72)发明人韩丽萍李治张文梅韩国瑞陈新伟(74)专利代理机构太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14115代理人程园园(51)Int.Cl.H01Q15/00(2006.01)H01Q9/04(2006.01)H01Q13/10(2006.01)H01Q1/50(2006.01)H01Q1/48(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线(57)摘要本发明公开了一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线，涉及通信系统综合设计中的天线技术领域，解决了目前无线通信系统圆极化天线带宽窄、剖面高的技术难题。本发明包括第一基板和第二基板；超表面设置于第一基板上表面，4×4的方形贴片对称布置，且贴片中心刻蚀有Z字形缝隙；接地板设置于第二基板上表面，中心刻蚀倾斜的不等长十字形缝隙；微带馈线设置于第二基板下表面，为阶梯形结构。采用缝隙耦合方式激励超表面，缝隙天线的谐振模式与超表面的谐振模式组合在一起实现宽带圆极化辐射。本发明可以工作在C‑band(3.7‑4.2GHz)频段，结构简单，成本低，易于加工，满足无线通信系统天线低剖面和宽频带的要求，具有较高的工程实用价值。CN113839216ACN113839216A权利要求书1/1页1.一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线，包括第一基板(1)和第二基板(2)；超表面(3)设置于第一基板(1)上表面，所述超表面(3)为4×4排布的方形贴片，贴片中心刻蚀Z字形缝隙(4)；接地板(5)设置于第二基板(2)上表面，所述接地板(5)中心刻蚀倾斜的不等长十字形缝隙(6)；微带馈线(7)设置于第二基板(2)下表面，所述微带馈线(7)为阶梯形结构。2.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述超表面(3)为4×4排布的方形贴片，贴片中心刻蚀Z字形缝隙(4)，所述Z字形缝隙(4)包括一个竖直缝隙(41)和两个水平缝隙(42)。3.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述接地板(5)中心刻蚀倾斜的不等长十字形缝隙(6)，所述十字形缝隙(6)的长缝隙(61)沿‑45°方向，短缝隙(62)沿45°方向。4.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述第一基板(1)和第二基板(2)均为矩形介质基板。5.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述第一基板(1)和第二基板(2)采用介电常数为4.4的FR4环氧树脂材料，厚度分别为3.2mm和0.8mm。6.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述第一基板(1)和第二基板(2)的尺寸均为55mm×55mm。7.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述超表面(3)方形贴片的边长为11mm，贴片间距为0.8mm；所述Z字形缝隙(4)中竖直缝隙(41)的尺寸为2.6mm×0.6mm，两个水平缝隙(42)的尺寸均为1.3mm×0.6mm。8.根据权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述接地板(5)的尺寸为55mm×55mm；所述十字形缝隙(6)中长缝隙(61)的尺寸为24.4mm×1.4mm，短缝隙(62)的尺寸为14.4mm×1.4mm。2CN113839216A说明书1/3页一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线技术领域[0001]本发明属于天线技术领域，具体涉及一种基于超表面的低剖面宽带圆极化天线。背景技术[0002]随着社会信息化进程不断加速，无线通信的优越性日益彰显。天线作为电磁波收发装置，其性能好坏直接影响无线通信的质量和效率。圆极化天线因其具有较强的抗多径干扰和抗衰落能力得到了广泛应用，例如手持便携式设备、无线传感器和全球导航卫星系统等。传统的圆极化微带天线结构简单，轴比带宽较窄，无法满足高传输速率和高信道容量的需求。超表面作为一种二维超材料，应用于微带天线设计中能够改善天线的带宽、增益等性能。[0003]近年来，基于超表面的圆极化天线引起广泛关注。国内外学者提出了多种基于超表面的圆极化天线设计方案，如采用超表面的多个谐振模式或者组合超表面与馈电结构的谐振模式实现宽带圆极化，但它们的共同缺点是天线的性能较差，具体表现为天线的剖面高、圆极化轴比带宽窄。[0004]如何设计出一种具有低剖面和宽带性能的圆极化天线是一个有待于解决的技术难题。因此，研究基于超表面的低剖面宽带圆极化天线是解决无线通信系统圆极化天线带宽窄、剖面高技术难题的有效