00是基于人工电磁材料原理技术设计的。人工电磁材料是指将金属 片缕刻成特定形状的拓扑金属结构，并将所述特定形状的拓扑金属结构设置于一定介电常 数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特 定形状的拓扑金属结构。
[0033] 第一片层110附着有不同图形和几何尺寸的人造微结构130 W实现对不同频率段 的电磁波进行吸收。第二片层120覆盖人造微结构130,并且为福射结构200提供支撑。第 一片层110和第二片层120可W分别由高分子材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁 材料制得，其中高分子材料可W采用聚四氣己締、FR4或F4B等。
[0034] 人造微结构130可W采用具有对电场响应的拓扑结构，如；"工"字形、"十"字形或 "H"形W及其衍生结构，图2所示实施例是"工"字形的人造微结构130。采用合适尺寸和 图案的人造微结构，可W在介质基板100中实现负磁导率和负介电常数，从而利用超材料 介质基板减小天线尺寸和提高天线增益。
[0035] 在具体实施例中，人造微结构130由至少一根铜丝或者银丝等金属丝构成，具有 特定图形。金属线通过蚀刻、电锻、钻刻、光刻、电子刻或离子刻等多种方法附着在第一片 层110上。其中，蚀刻是较优的制造工艺，其步骤是在设计好合适的人造微结构的平面图案 后，先将一张金属巧片整体地附着在第一片层110上，然后通过蚀刻设备，利用溶剂与金属 的化学反应去除掉人造微结构预设图案W外的巧片部分，余下的即可得到阵列排布的人造 微结构。
[0036] 在上述的实施例中，在第一片层110的一个表面上形成人造微结构130,第二片层 120作为隔离层将人造微结构130与福射结构200隔离开来。在一个替代的实施例中，可 W在第一片层110的两个表面上形成人造微结构，第二片层120作为隔离层将人造微结构 130与福射结构200隔离开来。在另一个替代的实施例中，可W在第一片层110的一个表 面上形成人造微结构，在相对的另一个表面上形成该双频天线装置的福射结构200,从而不 需要附加的第二片层120,该样一来，也就是说在介质基板100相对的两个表面上分别设置 人造微结构130与福射结构200。在其他替代的实施例中，可W依次堆叠多个第一片层110 和第二片层120,在每一个第一片层110的靠近第二片层120的表面上形成人造微结构，W 及在第二片层120上且背对第一片层110的表面上形成福射结构200,在本实施方式中，根 据天线的设计需要，在多个第一片层中，每个层面的人造微结构的图案、分布和尺寸可W相 同或不同。
[0037] 如果人造微结构采用PCB结构设计，则可W缩短加工时间，降低生产成本，保证天 线一致性。
[003引图3为双频天线装置的反射系数S11随频率变化的曲线图，图4为双频天线 装置的电压驻波比随频率变化的曲线图。结合图3和4可W看出，该双频天线装置在 2. 4-2. 48GHz和4. 9-5. 85GHz两个工作频段下反射系数S11均小于-10地，电压驻波比均小 于2,约在1. 2-1. 6之间。该表明该双频天线装置在两个频段下都有较小的回波损耗和良好 的匹配效果，可W良好地接收小信号。
[0039] 图5为双频天线装置在2450MHz的天线方向图。图6为双频天线装置在5800MHz 的天线方向图。天线方向图是指在离天线一定距离处福射场的相对场强（归一化模值）随 方向变化的图形。从图5和6可W看出，该双频天线装置在两个工作频段都有较好的方向 图。该双频天线装置的天线增益相对于传统天线显著提高，并且方向性改善，从而提高了天 线福射效率。
[0040] 在本实施方式中，通过选取多个频率（如2400MHz、2500MHz、4900MHz、5300MHz、 5500MHz、5850MHz)实际测量该双频天线装置得到各自频率下的电压驻波比、反射系数S11 W及增益数据如下表1所示：
[0041] 表1.在不同频率下的电压驻波比VSWR、S11值和增益 [00421
【主权项】
1. 一种双频天线装置，其特征在于，包括介质基板以及位于所述介质基板的一侧表面 上的辐射结构，所述辐射结构包括： 第一辐射部件，包括椭圆形的第一辐射臂和从所述第一辐射臂的短轴两端起沿着与长 轴平行的方向分别延伸的两个长条状的第一辐射分支；以及 第二辐射部件，包括椭圆形的第二辐射臂和从所述第二辐射臂的短轴两端起沿着与长 轴平行的方向分别延伸的两个长条状的第二辐射分支， 其中，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂各自的长轴一端作为馈电点并且彼此相对， 所述第一辐射分支的端部与所述第二辐射分支的端部相对。
2. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述第一辐射臂的长轴和所述 第二辐射臂的长轴位于一条直线上。
3. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述辐射结构的第一辐射部件 与第二辐射部件彼此对称。
4. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述辐射结构由图案化的金属 层形成，或者由导电油墨印刷形成。
5. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述介质基板的组分包括玻纤 布、环氧树脂、以及与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。
6. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，在所述介质基板的另一侧表面 上形成人造微结构，且所述另一侧表面与所述辐射结构位于介质基板的表面相对。
7. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述介质基板包括堆叠的第一 片层和第二片层，在第一片层上且面对第二片层的表面上形成人造微结构，以及在第二片 层上且背对第一片层的表面上形成所述辐射结构，通过所述第二片层将所述人造微结构与 所述辐射结构隔离开来。
8. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述介质基板包括依次堆叠的 多个第一片层和第二片层，在每个第一片层的靠近第二片层的表面上形成人造微结构，以 及在第二片层上且背对第一片层的表面上形成所述辐射结构，通过所述第二片层将所述人 造微结构与所述辐射结构隔离开来。
9. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述第一辐射分支与所述椭圆 形的第一辐射臂的长轴平行，所述第二辐射分支与所述椭圆形的第二辐射臂的长轴平行。
10. 根据权利要求1所述的双频天线装置，其特征在于，所述双频天线装置的工作频段 为 2. 4-2. 48GHz 和 4. 9-5. 85GHz。
【专利摘要】公开了一种双频天线装置，其特征在于，包括介质基板以及位于介质基板上的辐射结构，所述辐射结构包括：第一辐射部件，包括椭圆形的第一辐射臂和从第一辐射臂的短轴两端起沿着与长轴平行的方向分别延伸的两个长条状的第一辐射分支；以及第二辐射部件，包括椭圆形的第二辐射臂和从第二辐射臂的短轴两端起沿着与长轴平行的方向分别延伸的两个长条状的第二辐射分支，其中，第一辐射臂和第二辐射臂各自的长轴一端作为馈电点并且彼此相对，第一辐射分支的端部与第二辐射分支的端部相对。该双频天线装置利用辐射结构的设计实现了两个工作频率，在采用超材料介质基板的情形下可以进一步减小天线尺寸和提高天线增益。
【IPC分类】H01Q1-38, H01Q9-16, H01Q5-371, H01Q5-20
【公开号】CN204361264
【申请号】CN201520081285
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳光启创新技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月4日