贴片天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种贴片天线，该贴片天线包括：第一介质基板，第一介质基板具有第一表面；多个贴片单元，多个贴片单元设置在第一介质基板的第一表面所在的一侧；超材料层，超材料层设置在第一表面上方，超材料层包括第二介质基板和设置在第二介质基板上的导电几何结构。根据本实用新型提供的贴片天线，在贴片天线上添加超材料层，其中，导电几何结构包括第二介质基板和设置在第二介质基板上的导电几何结构，使得能够通过导电几何结构改变超材料层各点的介电常数和磁导率，使其产生电磁响应以控制电磁波的传播方向，从而使电磁波向预定方向汇聚，增强电磁波的定向传播性能并提高了该天线增益。
【专利说明】贴片天线
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天线【技术领域】，具体而言，涉及一种贴片天线。
【背景技术】
[0002]目前，现有技术中的贴片天线包括基板、金属贴片和接地板，金属贴片设置在基板的表面上。现有技术中的贴片天线在传播信号时，通过贴片天线发出的电磁波汇聚性较差，使得贴片天线定向发送的能力较差。
实用新型内容
[0003]本实用新型旨在提供一种贴片天线，以解决现有技术中贴片天线定向性较差的问题。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种贴片天线，该贴片天线包括:第一介质基板，第一介质基板具有第一表面；多个贴片单元，多个贴片单元设置在第一介质基板的第一表面所在的一侧；超材料层，超材料层设置在第一介质基板的第一表面所在的一侧，超材料层包括第二介质基板和设置在第二介质基板上的导电几何结构。
[0005]进一步地，该导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的多个微结构，每个微结构包括多个一字形结构和与一字形结构数量对应的三角环结构，微结构为中心对称图形，每个一字形结构的第一端相互连接并形成对称中心，每个一字形结构的第二端对应连接一个三角环结构，每个三角环结构的一角设置有开口，一字形结构的第二端穿过开口与三角环结构连接，相邻两个三角环结构等间隔设置。
[0006]进一步地，每个微结构包括4个一字形结构和4个三角环结构，4个一字形结构构成十字形。
[0007]进一步地，多个微结构呈阵列状分布在第二介质基板上。
[0008]进一步地，多个贴片单元呈阵列状排布。
[0009]进一步地，多个贴片单元呈矩形阵列排布。
[0010]作为优选，该矩形阵列包括偶数行贴片单元，矩形阵列的列数等于贴片单元的行数。
[0011]进一步地，该第二介质基板设置在第一表面上，多个贴片单元贴合第二介质基板设置。
[0012]进一步地，该多个贴片单元设置在第一表面上，第二介质基板与贴片单元有间隔地设置在多个贴片单元的远离第一表面的一侧。
[0013]进一步地，该多个贴片单元设置在第一表面上，第二介质基板贴合多个贴片单元设置。
[0014]进一步地，该第一介质基板还包括与第一表面相对的第二表面，贴片天线还包括接地板，接地板设置在第二表面上。
[0015]应用本实用新型的技术方案，提供一种贴片天线，通过在贴片天线上添加超材料层，其中，导电几何结构包括第二介质基板和设置在第二介质基板上的导电几何结构，使得能够通过导电几何结构改变超材料层各点的介电常数和磁导率，使其产生电磁响应以控制电磁波的传播方向，从而使电磁波向预定方向汇聚，增强电磁波的定向传播性能并提高了该天线增益。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1示出了根据本实用新型提供的贴片天线透视示意图；
[0018]图2示出了根据本实用新型提供的微结构的结构示意图。
[0019]上述附图包括以下附图标记:
[0020]10、第一介质基板；11、第一表面；20、贴片单元；30、超材料层；31、第二介质基板；32、微结构。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0022]如图1和图2所示，本实用新型提供了一种贴片天线，该贴片天线包括:第一介质基板10，第一介质基板10具有第一表面11 ;多个贴片单元20，多个贴片单元20设置在第一介质基板10的第一表面11所在的一侧；超材料层30，超材料层30设置在第一表面11上方，超材料层30包括第二介质基板31和设置在第二介质基板31上的导电几何结构。需要说明的是，在图1中，超材料层30是覆盖在多个贴片单元20上的，因此，将贴片单元20做虚线处理。
[0023]超材料层30是一种以微结构32为基本单元并以特定方式进行空间排布的具有特殊电磁响应的新型材料。超材料层30 —般由非金属材料制成的介质基板和附着在介质基板表面上或嵌入在介质基板内部的一个或者多个微结构32单元构成。该介质基板对微结构32起到支撑的作用，介质基板的材料可以为与微结构32结构不同的材料。超材料层30的电磁响应的特征不取决于介质基板的本征性质，而是由微结构32的特征所决定。其中，微结构32的电磁响应在很大程度上取决于微结构32的拓扑结构和几何尺寸。微结构32的几何尺寸通常不超过所需电磁响应的电磁波的波长的十分之一。
[0024]光线是电磁波的一种，光线在穿过玻璃时，由于光线的波长(400?700纳米)远远大于原子的尺寸(0.1纳米)，可以用玻璃的整体参数(例如折射率)来描述玻璃对光线的响应，而不是用玻璃的原子的细节参数(例如原子的尺寸)来描述玻璃对光线的响应。在研宄材料对其他电磁波(例如微波)的响应时，只要材料的尺寸远小于电磁波的波长，都可以用材料的整体参数(例如介电常数ε和磁导率μ)来描述材料对电磁波的作用。而在普通的情况下，作为张量的介电常数和磁导率又由每个微结构32对电磁波的响应来决定。
[0025]介质基板和微结构32的叠加会在空间中产生一种可设计、可控制参数的超材料，可以用超材料的介电常数ε和磁导率μ这两个物理参数分别描述该超材料的电场响应与磁场响应。
[0026]本实用新型的技术方案，提供一种贴片天线，通过在贴片天线上添加超材料层30，其中，超材料层30包括第二介质基板31和设置在第二介质基板31上的导电几何结构，使得能够通过导电几何结构改变超材料层30各点的介电常数和磁导率，使其产生电磁响应以控制电磁波的传播方向，从而使电磁波向预定方向汇聚，增强电磁波的定向传播性能并提高了天线增益。
[0027]进一步地，该导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的多个微结构32，每个微结构32包括多个一字形结构和与一字形结构数量对应的三角环结构，微结构32为中心对称图形，每个一字形结构的第一端相互连接并形成对称中心，每个一字形结构的第二端对应连接一个三角环结构，每个三角环结构的一角设置有开口，一字形结构的第二端穿过开口与三角环结构连接，相邻两个三角环结构等间隔设置。
[0028]其中，导电几何结构一般可由金属丝或其它导电材料制成的丝线组成或者由导电片组成，具有一定几何图形的平面或立体结构。导电几何结构可以设置为矩形、圆形、十字形结构等，不同的导电几何结构具有不同的特性。在本实用新型提供的具体实施例中，将该导电几何结构的微结构32设置为多个一字形结构和三角环结构相组合的形式，具体地，每个一字形结构的第一端相互连接并形成对称中心，每个一字形结构的第二端对应连接一个三角环结构，三角环结构的一角设置有开口，一字形结构的第二端穿过该开口与三角环结构连接。该微结构32为中心对称图形，因此，该微结构32以一字形结构第一端连接形成的对称中心中心对称，其一字形的数量不作具体限定，只要其平面图形中心对称即可。本实施例的贴片天线可以根据超材料的内部的微结构32的形状和排布方式来调节天线的辐射方向，增强天线辐射的方向性，并增强天线的辐射增益。
[0029]作为优选，每个微结构32包括4个一字形结构和4个三角环结构，4个一字形结构构成十字形。具体地，每个微结构32长、宽和厚度分别为2.7mm,2.7mm和0.018mm。每个三角环结构中折角的角度为45度，其三角环结构的宽度与一字形结构的宽度相同。通过该微结构32的设置能够便于位于该微结构32附近的电场和磁场响应，以形成二次辐射。
[0030]进一步地，多个微结构32呈阵列状分布在第二介质基板31上。
[0031]在本实用新型提供的一具体实施例中，将多个微结构32分布在第二介质基板31上，将第二介质基板31设置为一矩形板，并在该矩形板上划分多个方格，然后将每个微结构32对应设置在一个方格中，且将每个微结构32的对称中心与方格中心相对应，具体地，将每个微结构32中4个三角环结构的底边所形成的轮廓与该方格的轮廓对应设置。若有多于4个的一字形结构，贝U按照对称中心为圆心环形排列，其三角环结构的绕对称中心旋转形成的轮廓与方格的轮廓相切即可。
[0032]进一步地，多个贴片单元20呈阵列状排布。在本实用新型提供的具体实施例中，贴片天线上的贴片单元20以矩形形式排列，并且贴片单元20的行数与列数相同。
[0033]在本实用新型提供的实施例中，第二介质基板31和贴片单元20的设置不作限定，可以以第一表面11、第二介质基板31和贴片单元20顺次设置；也可以以第一表面11、贴片单元20和第二介质基板31的顺序设置，并且，在该设置顺序中，第二介质基板31可紧贴贴片单元20设置，也可与贴片单元20间隔设置。紧贴贴片单元20设置第二介质基板31，可将超材料层30与贴片单元20设置为一整体结构；将超材料层30与贴片单元20间隔设置，可将超材料层30与贴片单元20独立设置，且可根据需要调节超材料层30与贴片单元20之间的距离。
[0034]在本实用新型提供的实施例中，在离多个贴片单元20上方一定距离放置第二介质基板31，在贴片单元20近场辐射到达第二介质基板31后，由于第二介质基板31上的导电几何结构具有电响应和磁响应特性，在微结构32表面产生感应电流，并且激发出感应的电场和磁场，使原来的电场、磁场分布受到超材料层30的调节后产生了新的分布，从而在远场形成新的方向图。因此，通过在贴片单元20上方的适当位置处设置超材料层30，能够调节贴片天线辐射的方向，使其向预定方向汇聚，从而能够以此来调节此贴片天线的方向性，并能够通过该超材料层30提高贴片天线增益。
[0035]进一步地，该第一介质基板10还包括与第一表面11相对的第二表面，贴片天线还包括接地板，接地板设置在第二表面上。
[0036]通过本实用新型提供的贴片天线，能够使由该贴片天线发出的信号通过导电几何结构控制信号的传播方向，并使信号向预设方向汇聚，如此能够提高该方向的信号强度，增强该贴片天线定向传播的能力。
[0037]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种贴片天线，其特征在于，包括: 第一介质基板(10)，所述第一介质基板(10)具有第一表面(11)； 多个贴片单元(20)，所述多个贴片单元(20)设置在所述第一介质基板(10)的所述第一表面(11)所在的一侧； 超材料层(30)，所述超材料层(30)设置在所述第一介质基板(10)的所述第一表面(11)所在的一侧，所述超材料层(30)包括第二介质基板(31)和设置在所述第二介质基板(31)上的导电几何结构。
2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述导电几何结构为由金属或非金属的导电材料构成的多个微结构(32)，每个所述微结构(32)包括多个一字形结构和与一字形结构数量对应的三角环结构，所述微结构(32)为中心对称图形，每个所述一字形结构的第一端相互连接并形成对称中心，每个所述一字形结构的第二端对应连接一个所述三角环结构，每个所述三角环结构的一角设置有开口，所述一字形结构的第二端穿过所述开口与所述三角环结构连接，相邻两个所述三角环结构等间隔设置。
3.根据权利要求2所述的贴片天线，其特征在于，每个所述微结构(32)包括4个一字形结构和4个所述三角环结构，所述4个一字形结构构成十字形。
4.根据权利要求3所述的贴片天线，其特征在于，多个所述微结构(32)呈阵列状分布在所述第二介质基板(31)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线，其特征在于，多个所述贴片单元(20)呈阵列状排布。
6.根据权利要求5所述的贴片天线，其特征在于，多个所述贴片单元(20)呈矩形阵列排布。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述第二介质基板(31)设置在所述第一表面(11)上，所述多个贴片单元(20)贴合所述第二介质基板(31)设置。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述多个贴片单元(20)设置在所述第一表面(11)上，所述第二介质基板(31)与所述贴片单元(20)有间隔地设置在所述多个贴片单元(20)的远离所述第一表面(11) 一侧。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述多个贴片单元(20)设置在所述第一表面(11)上，所述第二介质基板(31)贴合所述多个贴片单元(20)设置。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述第一介质基板(10)还包括与所述第一表面(11)相对的第二表面，所述贴片天线还包括接地板，所述接地板设置在所述第二表面上。
【文档编号】H01Q19/06GK204243210SQ201420752949
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启高等理工研究院