【技术实现步骤摘要】
基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法
本专利技术涉及通信天线
，具体地指一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法。
技术介绍
传统的微带天线的增益相对较低、性能受介质板材影响较大，易激励表面波导致能量损耗、功率容量较低、频带较窄、方向性比较差等缺点制约微带天线的进一步发展和应用。近年来，随着超材料理论的发展，超材料开始在微波和天线等领域得到应用，超材料可以实现天线的小型化、高增益、大带宽。在超材料微带天线设计中，超材料基元与微带天线的合理匹配是设计的难点，离散结构的拓扑优化往往会出现棋盘格式而导致天线制备困难，为此需要提出一种在超材料离散结构的拓扑优化建模过程中能够消除结构的棋盘格式的加工性好的高增益微带天线。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法，通过离散结构的拓扑优化可以解决超材料基元与微带天线的合理匹配的难题，通过冗余设计避免出现棋盘格导致天线制备困难。为实现上述目的，本专利技术所设计的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，包括天线基板，其特殊之处在于，所述天线基板的下表面...
【技术保护点】
1.一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线，包括天线基板(4)，其特征在于：所述天线基板(4)的下表面设置有金属接地板(3)，上表面中部设置有辐射贴片(2)，所述辐射贴片(2)中部设置有同轴线馈电探针(5)，所述同轴线馈电探针(5)的一端与辐射贴片(2)连接，另一端与金属接地板(3)连接，所述辐射贴片(2)的四周环绕设置超材料基元(1)，每一个超材料基元(1)离散为若干个正方形网格结构，每一个网格对应一个设计元素xi，xi＝1时表示所在网格内采用铜贴片材料，xi＝0时表示网格采用空材料，所有设计元素xi的集合X构成超材料基元(1)的拓扑优化变量；所述超材料基元(1)的拓扑构...
【技术特征摘要】
1.一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线，包括天线基板(4)，其特征在于：所述天线基板(4)的下表面设置有金属接地板(3)，上表面中部设置有辐射贴片(2)，所述辐射贴片(2)中部设置有同轴线馈电探针(5)，所述同轴线馈电探针(5)的一端与辐射贴片(2)连接，另一端与金属接地板(3)连接，所述辐射贴片(2)的四周环绕设置超材料基元(1)，每一个超材料基元(1)离散为若干个正方形网格结构，每一个网格对应一个设计元素xi，xi＝1时表示所在网格内采用铜贴片材料，xi＝0时表示网格采用空材料，所有设计元素xi的集合X构成超材料基元(1)的拓扑优化变量；所述超材料基元(1)的拓扑构型基于遗传算法的拓扑优化模型计算得到，所述拓扑优化列式表达为：式中，X为设计元素集合，M为超材料基元1的网格个数，Ae为超材料微带天线的有效面积，f为超材微带天线的工作频率，fa为天线的载波频率，C为真空中光速，xi＝1时铜贴片材料的面积大于网格面积。2.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)的网格结构为左右或上下对称结构。3.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述同轴线馈电探针(5)的特性阻抗为50欧姆。4.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)沿辐射贴片(2)外围成圈状刻蚀于介质基板(4)上。5.根据权利要求2所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述超材料基元(1)中当xi＝1时网格中采用的铜贴片材料的长度方向与宽度方向均大于网格0.01～0.1mm。6.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述介质基板(4)上超材料基元(1)与边缘处设有空隙，所述超材料基元(1)之间设有空隙。7.根据权利要求1所述的基于冗余设计的K波段超材料微带天线，其特征在于：所述同轴线馈电探针(5)设置于辐射贴片(2)中心且偏向辐...
【专利技术属性】
技术研发人员：董焱章，周精浩，林鉴岳，王峰，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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