基于csrr和lhtl的三频天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于CSRR和LHTL的三频多模天线，属于基于超颖材料结构的多频天线技术领域。
【背景技术】
[0002]现代无线室内通信技术迅速发展，相应的天线系统也应运而生。传统的单频天线已经无法满足现在的通信要求，因此一个很重要的问题就是如何利用一个天线来接收和发送的不同频率的多个信号。多频天线应运而生，在科学界受到了越来越多的关注。多频带天线由于具有灵活，占用空间小，便于携带，低成本和宽频段等有点，被广泛应用于室内通信中。
[0003]2012年，S.X.Ta等人利用交叉的不对称振子实现了双频天线；2014年，K.Saurav等人通过使用改进的单元电池实现了一种三频线性极化贴片天线和一个双频双重极化贴片天线。尽管这些天线实现了多频的功能，但是这些多频天线的阻抗带宽相对较窄，一般不超过6%。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有多频天线阻抗带宽普遍较窄的问题，本发明提供一种基于CSRR和LHTL的三频天线。
[0005]本发明的基于CSRR和LHTL的三频天线，所述天线包括互补开口环谐振器CSRR、左手传输线LHTL、共面波导CPW、两个三角形阻抗匹配单元、两个虚拟地板和介质板；
[0006]互补开口环谐振器CSRR、左手传输线LHTL、共面波导CPW、两个三角形阻抗匹配单元和两个虚拟地板均覆层在介质板上表面；所述天线为以介质板中线为轴的轴对称结构；
[0007]互补开口环谐振器CSRR包括外层正方形金属环、内层正方形金属环、第一金属棒、第一正方形金属片和第二金属棒；
[0008]内层正方形金属环位于外层正方形金属环内正中位置，第一正方形金属片位于内层正方形金属环内正中位置；
[0009]外层正方形金属环通过第一金属棒与内层正方形金属环连接构成一个SRR，内层正方形金属环通过第二金属棒与第一正方形金属片的连接构成另一个与之互补的SRR ；
[0010]左手传输线LHTL设置在第一正方形金属片上；
[0011]共面波导CPW与外层正方形金属环的一个外侧边连接，在共面波导CPW的左右两侦牝与外层正方形金属环之间分别插入一个三角形阻抗匹配单元。
[0012]所述左手传输线LHTL包括指叉电容和N个金属杆和第二正方形金属片；N为偶数；
[0013]第二正方形金属片设置在介质板下表面，所述第二正方形金属片在介质板的位置与第一正方形金属片的位置相对应，且形状大小相同；
[0014]N个金属杆分为两组，两组N/2个金属杆等间距排成一列，分别插入第一正方形金属片的两侧，并穿过第一正方形金属片，所述指叉电容设置在两组N/2个金属杆之间的第一正方形金属片上表面。
[0015]指叉电容的中心偏离第一正方形金属片中心的长度h = 1.4mm。
[0016]所述外层正方形金属环的边长a为11mm，宽度为Imm ；
[0017]所述内层正方形金属环的边长b为7.6mm,宽度为0.3mm ；
[0018]所述第一正方形金属片的边长c为5.6mm。
[0019]所述指叉电容的手指宽度P = 0.45mm，长度L5= 2.6mm，相邻两个手指缝隙宽度q=0.25mm ；
[0020]N = 14，金属杆的横截面为圆形，直径D = 0.4mm。
[0021 ] 两个虚拟地板分布在共面波导CPW的两侧。
[0022]介质板的横截面为正方形，其边长L1= 20mm，介电常数ε r= 4.4 ；
[0023]三角形阻抗匹配单元的长度为L4= 1.77mm ;
[0024]虚拟地板的宽度L3= 5.56mm ；
[0025]共面波导CPW的宽度w=L 48mm,
[0026]共面波导CPW和虚拟地板5之间的缝隙距离g = 0.2mm。
[0027]所述天线的工作频率为3.95GHz, ,5.4GHz或?.4GHz。
[0028]本发明的有益效果在于，本发明提出一种基于超颖材料新结构的三频、多模天线。其中互补开口环谐振器CSRR结构实现了天线的前两个工作频带，且天线工作于振子天线模式，而左手传输线结构实现了第三个额外的工作频带，天线工作于谐振模式，本发明提供了一种展宽阻抗带宽的多频天线，通过分析天线每个结构对工作频率的影响，从而确定了最适合的天线结构。仿真结果显示天线的工作频率为3.95GHz，5.4GHz，或7.4GHz。凭借较好的辐射特性以及更宽的阻抗带宽，适用于室内通信。
【附图说明】
[0029]图1为【具体实施方式】一中所述的基于CSRR和LHTL的三频天线的原理示意图。
[0030]图2为图1的背面原理示意图。
[0031]图3为【具体实施方式】中所述的基于CSRR和LHTL的三频天线的原理示意图。
[0032]图4为【具体实施方式】中所述的左手传输线LHTL的原理示意图。
[0033]图5为外层正方形金属环的边长a对回波损耗Sll的影响的曲线示意图。
[0034]图6为指插电容偏离第二正方形金属片中心的长度h对回波损耗Sll的影响的曲线示意图。
[0035]图7为【具体实施方式】二所述的三频天线最优的回波损耗Sll的曲线示意图。
[0036]图8为【具体实施方式】二所述的三频天线最优的回波损耗Sll的曲线示意图。
[0037]图9为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率3.95GHz时xoz方向的放线图。
[0038]图10为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率3.95GHz时yoz方向的放线图。
[0039]图11为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率5.4GHz时xoz方向的放线图。
[0040]图12为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率5.4GHz时yoz方向的放线图。
[0041]图13为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率7.4GHz时xoz方向的放线图。
[0042]图14为【具体实施方式】二所述的三频天线在工作频率7.4GHz时yoz方向的放线图。
【具体实施方式】
[0043]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于CSRR和LHTL的三频天线，所述天线包括互补开口环谐振器CSRR(Complementary Split RingResonator)、左手传输线 LHTL (Left Handed Transmiss1n Line)、共面波导 CPW3、两个三角形阻抗匹配单元4、两个虚拟地板5和介质板6 ;
[0044]互补开口环谐振器CSRR、左手传输线LHTL、共面波导CPW3、两个三角形阻抗匹配单元4和两个虚拟地板5均覆层在介质板6上表面；所述天线为以介质板6中线为轴的轴对称结构；
[0045]互补开口环谐振器CSRR包括外层正方形金属环1-1、内层正方形金属环1_2、第一金属棒1-3、第一正方形金属片1-4和第二金属棒1-5 ；
[0046]内层正方形金属环1-2位于外层正方形金属环1-1内正中位置，第一正方形金属片1-4位于内层正方形金属环1-2内正中位置；
[0047]外层正方形金属环1-1通过第一金属棒1-3与内层正方形金属环1-2连接构成一个SRR，内层正方形金属环1-2通过第二金属棒1-5与第一正方形金属片1-4的连接构成另一个与之互补的SRR ；
[0048]左手传输线LHTL设置在第一正方形金属片1-4上；
[0049]共面波导CPW3与外层正方形金属环1-1的一个外侧边连接，在共面波导CPW3的左右两侧，与外层正方形金属环1-1之间分别插入一个三角形阻抗匹配单元4。
[0050]两个虚拟地板5分布在平面波导CPW 3的两侧。
[0051]为了展宽基于CSRR的单极子天线的阻抗带宽，在互补开口环谐振器CSRR和平面波导CPW 3之间插入两个了三角形阻抗匹配单元4，实现了双频天线的工作特性。
[0052]左手传输线LHTL设置在正方形金属片1-4上，在原本的CSRR单极子天线基础上的一种基于LHTL新的辐射模式就建立起来了，在没有增加天线尺寸的情况下实现了另一个工作频率。
[0053]【具体实施方式】二:结合图4至图14说明本实施方式，本实施方式是对【具体实施方式】一所述的基于CSRR和LHTL的三频天线的进一步限定，所述左手传输线LHTL包括指叉电容2-1和14个金属杆2-2和第二正方形金属片2-3 ;
[0054]第二正方形金属片2-3设置在介质板6下表面，所述第二正方形金属片2-3在介质板6的位置与第一正方形金属片1-4的位置相对应，且形状大小相同；
[0055]14个金属杆分为两组，两组金属杆等间距排成一列，分别插入第一正方形金属片