基于左手介質(zhì)的小型微帶天線

這表明在微帶天線的介質(zhì)基板中加載左手材料后，利用左手介質(zhì)的后向波特性進(jìn)行微帶天線小型化設(shè)計是可行的。加載左手介質(zhì)的微帶天線傳輸線模型如圖3(a)所示，為減小影響，左手介質(zhì)填充在貼片下方的基板中間，兩端留有一定的空隙，這種基板被稱為是“DPS―DNG-DPS”基板，(double positive medium，簡記為DPS；double negative metama―terial，簡記為DNG)，這種情況下，貼片可以用圖4所示的傳輸線模型來模擬，中間是左手傳輸線，兩端和傳統(tǒng)的微帶天線一樣，可以用右手傳輸線來代替。
在傳輸線模型中，LR代表兩端加載了右手介質(zhì)的貼片長度，LL代表中間加載了左手介質(zhì)的貼片長度，G代表微帶線邊緣的輻射導(dǎo)納，C是邊緣電容，YR代表等效右手傳輸線的特性導(dǎo)納，YL代表等效左手傳輸線的特性導(dǎo)納。
由圖5(a)還可以看出，左手微帶天線在中心頻率附近發(fā)生了兩次諧振，可以認(rèn)為一次是天線本身的，一次是左手材料發(fā)生的諧振，當(dāng)兩個諧振頻率靠得很近時，就大大增加了天線的帶寬。

將加載左手材料的微帶天線和普通微帶天線對比，在10．5GHz的中心頻率上，當(dāng)基板介電常數(shù)為2．2時，普通微帶天線的縱向尺寸約為半個波長，也就是9．6mm，相對帶寬約為7％左右，最大增益8dB左右。仿真結(jié)果表明，基板中加載左手介質(zhì)后，微帶天線的縱向尺寸僅為4．06mm，約為O．2lλ，帶寬為12．3l％，最大增益約為3．4dB。可見，左手材料的后相波特性可以將微帶天線的尺寸大大減小，并且?guī)挄龃螅窃鲆鏁冃?。增益的下降可能是由于加載了左手介質(zhì)，天線介質(zhì)基板的損耗變大引起的。

3 結(jié)論
本文設(shè)計了頻帶寬、電尺寸小的圓環(huán)形左手材料，再將它加載到微帶天線的基板中，利用左手材料的后向波效應(yīng)減小微帶天線的縱向尺寸。結(jié)果表明，天線的縱向尺寸減小了42．29％，突破了傳統(tǒng)微帶天線的半波長設(shè)計要求的限制。并且由于左手材料在天線中心頻率附近發(fā)生了諧振，使得天線的相對帶寬增加了5．31％。結(jié)果還表明，加載左手材料后天線基板中的損耗變大，使得天線的增益有所下降。研究表明微帶天線的這種小型化技術(shù)是可行的，可以進(jìn)行進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。