本發明專利技術公開一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，主要由介質板、印制在介質板上的偶極子天線構成，其中偶極子天線包括饋源點以及關于饋源點對稱的2個天線臂。每個天線臂均由N個CRLH傳輸線單元相連而成，其中每個CRLH傳輸線單元均包括1個電感、加載有該電感的連接金屬導線、靠近上述連接金屬導線的2個電容、以及對應的平行金屬導線段。本發明專利技術能夠產生寬帶諧振頻率，并且天線同時工作在多個諧振模式，可用作多頻天線或寬帶天線。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種天線，具體涉及一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線。
技術介紹
隨著大規模集成電路與空間技術的發展，各種電子設備日趨小型化、微型化，裝載在高速運轉體上的器件還要求與運載體表面齊平或共形，這些都對天線的提出了相應的技術問題:迫切地要求天線小型化、低輪廓。傳統的偶極子天線對應的電長度為半個波長，在工作頻率較低的情況下，天線的縱向尺寸較長，天線的機動性、隱蔽性、隱蔽性均較差。通常，采用改變天線結構、加載等技術可以有效地縮小天線的尺寸，但是天線的性能與天線的電尺寸是密切相關的，天線小型化必然會引起天線某些性能的惡化:帶寬變窄、輻射效率降低等等，因此，探討天線小型化以及改善小型化天線性能的研究仍具有非常重要的意義。近年來，一種傳輸線形式的電磁超介質-復合左/右手傳輸線(compositeright-/left-handed transmission line,簡稱為CRLH TL),被廣泛應用在各種微波無源器件和天線中。因其具有奇異的色散特性:存在β (ω) < O的左手區域，由復合左右手傳輸線構成的諧振型天線可以工作在負數階諧振模式，模式數越高，對應的諧振頻率越低，并且各階諧振頻率由復合左右手傳輸線的LC參數決定，與天線的物理尺寸無關，因此，利用復合左右手傳輸線的諧振特性可以有效地縮小天線的尺寸。但是，這種天線同樣面臨著帶寬窄、效率低等難題。因此，現在迫切地需要一種實現可行的解決方法，其能夠在有效地縮小天線尺寸的同時，獲得較寬的工作帶寬，同時要保持良好的方向圖特性和輻射效率。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，其能夠產生寬帶諧振頻率，并且天線同時工作在多個諧振模式，可用作多頻天線或寬帶天線。為解決上述問題，本專利技術所設計的一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，主要由介質板、印制在介質板上的偶極子天線構成，其中偶極子天線包括饋源點以及關于饋源點對稱的2個天線臂。上述天線臂各包括2條相互平行的平行金屬導線、跨設在2條平行金屬導線之間的N條連接金屬導線、同時加載在其中I條平行金屬導線上的2Ν個電容、以及分別加載在不同連接金屬導線上的N個電感組成。2Ν個電容同時串接在同I條平行金屬導線上，其中夾在2條連接金屬導線之間的平行金屬導線段上各串接有2個電容，而2端的平行金屬導線段上各串接有I個電容。每條連接金屬導線上各串接有I個電感。即每個天線臂均由N個CRLH傳輸線單元相連而成，而每個CRLH傳輸線單元均包括I個電感、加載有該電感的連接金屬導線、靠近上述連接金屬導線的2個電容、以及對應的平行金屬導線段。上述N為正整數，且N彡I。上述方案中，所述電感最好采用非周期性加載方式，即在每個天線臂上，處于不同CRLH傳輸線單元的電感的電感值各不相同。上述方案中，所述電容最好采用非周期性加載方式，即在每個天線臂上，處于不同CRLH傳輸線單元的電容的電容值各不相同。處于同一傳輸CRLH傳輸線單元的2個電容的電容值相同或不相同。上述方案中，在每個天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導線的寬度最好從饋源點一端開始向另一端漸變。上述方案中，在每個天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導線的導線寬度從饋源點一端開始向另一端逐漸變粗。上述方案中，在每個天線臂上，加載有電容的那條平行金屬導線的導線寬度大于另一條平行金屬導線的導線寬度。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點:1、該偶極子天線使用N個CRLH傳輸線單元的LC梯形網絡，構成一個集總參數形式的復合左右手傳輸線結構，由于復合左右手傳輸線結構的天線的諧振頻率主要由加載的電容、電感值決定，與天線的物理尺寸幾乎無關，因此可有效地縮短偶極子天線的電尺寸。根據所需工作頻率，適當選取加載的電容和電感值即可；2、天線可以同時工作在多個諧振模式，通過調整加載的電容和電感值，改變天線的色散特性和天線輸入阻抗的頻率特性，可以改變天線各諧振模式的頻率間距。當天線的各個諧振頻率相距較遠時可用作多頻天線，當天線的諧振頻率靠近時，多個諧振點發生“融合”則構成了寬帶天線；3、通過增加LC網絡的單元數，調整電容和電感的值，天線的工作頻率隨之降低，并且可以獲得更寬的相對阻抗帶寬；4、電容和電感采用非周期性加載方式構成非周期性的LC梯形網絡，能夠進一步產生寬帶諧振頻率；5、通過加寬加載了電容的導線的寬度，或者將加載了電容的導線設計成漸變式的結構，改善天線的阻抗特性，從而獲得相對較寬的阻抗帶寬和較高的全向輻射增益。附圖說明圖1為一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線的結構示意圖；圖2為每個CRLH傳輸線單元的等效電路圖；圖3為復合左右手傳輸線的色散曲線；圖中標示:1、介質板；2、天線臂；2_1、平行金屬導線；2_2、連接金屬導線；2_3、電感；2_4、電容；2-5、CRLH傳輸線單元；3、饋源點。具體實施例方式一種基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，如圖1所示，主要由介質板1、印制在介質板I上的偶極子天線構成，其中偶極子天線包括饋源點3以及關于饋源點3對稱的2個天線臂2。上述天線臂2各包括2條相互平行的平行金屬導線2-1、跨設在2條平行金屬導線2-1之間的N條連接金屬導線2-2、同時加載在其中I條平行金屬導線2-1上的2N個電容2-4、以及分別加載在不同連接金屬導線2-2上的N個電感2_3組成。2N個電容2-4同時串接在同I條平行金屬導線2-1上，其中夾在2條連接金屬導線2-2之間的平行金屬導線2-1段上各串接有2個電容2-4，而2端的平行金屬導線2-1段上各串接有I個電容2-4。每條連接金屬導線2-2上各串接有I個電感2-3。即每個天線臂2均由N個CRLH傳輸線單元2-5相連而成，而每個CRLH傳輸線單元2_5均包括I個電感2_3、加載有該電感2-3的連接金屬導線2-2、靠近上述連接金屬導線2-2的2個電容2_4、以及對應的平行金屬導線2-1段。上述N為正整數，且N彡I。在本專利技術中，偶極子天線為人工復合的復合左/右手傳輸線結構，整個LC梯形網絡就等效為一段復合左/右手傳輸線，也就是說每個天線臂2都相當于是由N個CRLH傳輸線單元2-5構成。上述2個天線臂2相互對稱是指2個天線臂2在結構上分別由2個完全相同的鏡像電路構成，如2個天線臂2的平行金屬導線2-1和連接金屬導線2-2的粗細相對稱,如2個天線臂2的電容2-4和電感2-3的參數值相對稱等等。在每個天線臂2上，電感2-3加載在連接金屬導線2-2上的位置并 未有嚴格的規定，電容2-4加載在平行金屬導線2-1上的位置也并有嚴格的規定。但在本專利技術優選實施例中，所述電感2-3加載在連接金屬導線2-2的中點處，同一個CRLH傳輸線單元2-5中，2個電容2_4的位置關于該CRLH傳輸線單元2-5內的連接金屬導線2-2相對稱。在本專利技術優選實施例中，上述偶極子天線由終端開路的復合左/右手傳輸線構成。圖2為一個CRLH傳輸線單元2-5結構的無耗的等效電路模型，其中電容和電感U是所加載的電容和電感，而串聯的電感Lk和并聯的電容Ck則是由于寄生效應而產生的。根據Bloch-Floquet理論分析可知，圖2所示的等效電路模型的色散關系如下式①所示，色散曲線如圖3所示。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，主要由介質板(1)、印制在介質板(1)上的偶極子天線構成，其中偶極子天線包括饋源點(3)以及關于饋源點(3)對稱的2個天線臂(2)，其特征在于：上述天線臂(2)各包括2條相互平行的平行金屬導線(2?1)、跨設在2條平行金屬導線(2?1)之間的N條連接金屬導線(2?2)、同時加載在其中1條平行金屬導線(2?1)上的2N個電容(2?4)、以及分別加載在不同連接金屬導線(2?2)上的N個電感(2?3)組成；2N個電容(2?4)同時串接在同1條平行金屬導線(2?1)上，其中夾在2條連接金屬導線(2?2)之間的平行金屬導線(2?1)段上各串接有2個電容(2?4)，而2端的平行金屬導線(2?1)段上各串接有1個電容(2?4)；每條連接金屬導線(2?2)上各串接有1個電感(2?3)；即每個天線臂(2)均由N個CRLH傳輸線單元(2?5)相連而成，而每個CRLH傳輸線單元(2?5)均包括1個電感(2?3)、加載有該電感(2?3)的連接金屬導線(2?2)、靠近上述連接金屬導線(2?2)的2個電容(2?4)、以及對應的平行金屬導線(2?1)段；上述N為正整數，且N≥1。...
【技術特征摘要】
1.基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，主要由介質板(I)、印制在介質板(I)上的偶極子天線構成，其中偶極子天線包括饋源點(3)以及關于饋源點(3)對稱的2個天線臂(2)，其特征在于: 上述天線臂(2)各包括2條相互平行的平行金屬導線(2-1)、跨設在2條平行金屬導線(2-1)之間的N條連接金屬導線(2-2)、同時加載在其中I條平行金屬導線(2-1)上的2N個電容(2-4)、以及分別加載在不同連接金屬導線(2-2)上的N個電感(2-3)組成；2N個電容(2-4)同時串接在同I條平行金屬導線(2-1)上，其中夾在2條連接金屬導線(2-2)之間的平行金屬導線(2-1)段上各串接有2個電容(2-4)，而2端的平行金屬導線(2-1)段上各串接有I個電容(2-4);每條連接金屬導線(2-2)上各串接有I個電感(2-3);即每個天線臂(2)均由N個CRLH傳輸線單元(2-5)相連而成，而每個CRLH傳輸線單元(2_5)均包括I個電感(2-3)、加載有該電感(2-3)的連接金屬導線(2-2)、靠近上述連接金屬導線(2-2)的2個電容(2-4)、以及對應的平行金屬導線(2-1)段； 上述N為正整數，且N彡I。2.根據權利要求1所述基于復合左右手傳輸線的寬帶小型化偶極子天線，其特征在于:所述電感(2-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹衛平，李思敏，鄭斯萍，
申請(專利權)人：桂林電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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