CN100499258C - 高介微波复合功能材料的天线 - Google Patents

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Abstract

一种高介微波复合功能材料的天线，从上至下依次为高介陶瓷板、微波介质板，所述高介陶瓷板上表面中部设有一辐射贴片，所述辐射贴片周围为电磁带隙结构，所述微波介质板中部设有缝隙，所述缝隙周围为金属地，所述微波介质板下表面设有从中部延伸出的馈线。电磁带隙结构的存在可抑制因表面波传播引起的能量损耗，提高天线的辐射效率与增益。本发明技术方案由于采用五种小尺寸的电磁带隙结构，在相同频率及总体几何尺寸相同的条件下，与T.Ihob的结构相比，相同频率下尺寸缩小30～60%，可用的单胞个数大大增加，而单胞个数增加，使得电磁禁带结构材料抑制电磁波传播这一特性能够更有效地发挥出来。

Description

高介微波复合功能材料的天线
技术领域
本发明涉及一种天线，特别涉及一种高介微波复合功能材料的天线。
背景技术
天线，作为移动产品必不可少的关键元器件，其辐射效率、方向性、带宽和阻抗匹配等特性对通信产品将产生很大影响。基站天线方面，智能天线(Smart Antenna)因可大大提高频谱利用率、有效地增加系统容量和基站覆盖范围，在频谱资源日益拥挤的情况下成为当前的研究热点。在手机等移动终端上，拉杆天线因其尺寸大、难集成而将逐步淡出市场。取而代之的将是可内置的共振天线和高介陶瓷天线。共振天线通常采用空气作介质，天线结构多为“倒F形”，其主要优点是带宽大、成本低。高介陶瓷天线则具有结构简单、易于加工、适于多频段工作、及易于集成等特点，在3G移动通信中具有很大的发展潜力。考虑到未来4G通信中将采用的多天线技术(MIMO技术)，对天线的尺寸及可集成性的要求将进一步提高，因而即使是目前常用的内置式空气介质天线受尺寸限制也很难在移动终端实现多天线技术。
天线的进一步小型化，不可避免将用到高介电常数的材料，但采用普通的高介材料通常会引起天线辐射效率的降低，解决这一矛盾的有效办法之一是在普通的高介材料中引入人工的周期性电磁禁带结构(EBG)，或采用高介材料与具有电磁禁带结构的低介材料合成的高介复合功能材料。在这种新型的复合功能材料中，由于周期性电磁禁带结构的存在使电磁波在某一特定的频率禁带内不能传播，因而它可用作很好的天线基底材料来抑制因表面波引起的能量损耗，提高天线的辐射效率与增益。而辐射效率的提高，将使通话质量更高，手机电池的使用寿命增长，手机的通话与待机时间更长。与此同时，由于因表面波引起的背向辐射得以抑制，这样大大减小了手机辐射对人体的损害(大脑是很好的微波吸收材料)。此外，这种新型的复合功能材料用于天线阵或多天线系统时，还可降低天线元之间的互耦，增强天线单元之间的隔离度，使天线的总体尺寸减少，因而便于在更小的体积空间内实现多天线技术，使在未来3G/4G通信的移动终端采用多天线方案成为可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高介微波复合功能材料的天线。
一种高介微波复合功能材料的天线，从上至下依次为高介陶瓷板、微波介质板，所述高介陶瓷板上表面中部设有一辐射贴片，所述辐射贴片周围为电磁禁带结构，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞边缘设有四条平行于单胞四条边的导电条，所述单胞中部设有两根互相垂直并互联的一个周期的方波形导电带，这两根方波形导电带仅在单胞中心位置处互联，其中每根方波形导电带均关于单胞中心呈中心对称，每一所述导电带的两端分别与两所述导电条的中部连通，所述微波介质板中部设有缝隙，所述缝隙周围为金属地，所述微波介质板下表面设有从中部延伸出的馈线，所述高介陶瓷板材料的组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X的取值范围为0.05～0.95。
作为本发明的另一种优选方式，所述馈线垂直于所述缝隙。
作为本发明的另一种选择方式，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线和被所述导线分隔开的四个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。
作为本发明的再一种选择方式，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞边缘设有四条平行于单胞四条边的空白条，所述单胞中部设有两根互相垂直并互联的一个周期的方波形空白带，这两根方波形空白带仅在单胞中心位置处互联，其中每根方波形空白带均关于单胞中心呈中心对称，每一所述空白带的两端分别与两所述空白条的中部连通，所述单胞结构除空白条与空白带之外的部分为导电块。
作为本发明的再一种选择方式，所述电磁禁带结构为多个正六边形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部垂直于单胞三组平行对边的三条导线和被所述三条导线分隔开的六个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。
作为本发明的再一种选择方式，所述电磁禁带结构为多个正六边形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部垂直于单胞三组平行对边的三条导线和设置于所述单胞三组平行对边边缘的六个导电条组成，所述三条导线在单胞中部互联，每一所述导线的两端分别与所述导电条的中部相联，相邻两个单胞之间由细缝分隔。
作为本发明的再一种优选方式，所述微波介质板为的介电常数介于1～20之间。
作为本发明的再一种优选方式，所述微波介质板为聚四氟乙烯。
辐射贴片周围电磁禁带结构的存在，可抑制因表面波传播引起的能量损耗，大大提高天线的辐射效率与增益。由于辐射贴片与电磁禁带结构位于同一表面，可采用光刻或PCB工艺一次成形，制备工艺过程大为简化，使批量稳定性，重复性大为提高。此外，由于本发明技术方案采用了五种小尺寸的电磁禁带结构，在相同频率及总体几何尺寸相同的条件下，与T.Ihob的结构相比，相同频率下尺寸缩小30~60％，可用的单胞个数大大增加，而单胞个数增加，使得电磁禁带结构材料抑制电磁波传播这一特性能够更有效地发挥出来。
附图说明
图1为本发明实施例一天线结构示意图；
图2为图1实施例一电磁禁带结构一个半单胞结构示意图；
图3为实施例二电磁禁带结构示意图；
图4为实施例三电磁禁带结构示意图；
图5为实施例四电磁禁带结构示意图；
图6为实施例四电磁禁带结构单胞示意图；
图7为实施例五电磁禁带结构示意图；
图8为实施例五电磁禁带结构单胞示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种高介微波复合功能材料的天线，从上至下依次为高介陶瓷板1、微波介质板2，所述高介陶瓷板上表面中部设有一辐射贴片5，所述辐射贴片5可采用光刻上去的铜泊，所述辐射贴片周围为电磁禁带结构4，所述微波介质板中部设有缝隙6，所述缝隙周围为金属地3，所述金属地3一般采用铜材质，所述微波介质板下表面设有从中部延伸出的馈线7。所述馈线7垂直于所述缝隙6。
其中所述高介陶瓷板材料的组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X的取值范围为0.05～0.95。所述微波介质板为的介电常数介于1～20之间，可采用聚四氟乙烯作为该微波介质板。
所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线22和被所述导线22分隔开的四个导电块21组成，所述导线22和导电块21在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线22互联。通过调节图2中单胞a、b、w、s各几何尺寸的大小，实现调控复合功能材料的禁带频率及宽度。实施例二至四调控复合功能材料的禁带频率及宽度原理相同。因此略去相关描述，仅标示电磁禁带结构。
实施例二
如图3所示，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞边缘设有四条平行于单胞四条边的空白条，所述单胞中部设有两根互相垂直并互联的一个周期的方波形空白带，这两根方波形空白带仅在单胞中心位置处互联，其中每根方波形空白带均关于单胞中心呈中心对称，每一所述空白带的两端分别与两所述空白条的中部连通，所述单胞结构除空白条与空白带之外的部分为导电块。
实施例三
如图4所示，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞边缘设有四条平行于单胞四条边的导电条，所述单胞中部设有两根互相垂直并互联的一个周期的方波形导电带，这两根方波形导电带仅在单胞中心位置处互联，其中每根方波形导电带均关于单胞中心呈中心对称，每一所述导电带的两端分别与两所述导电条的中部连通。
实施例四
如图5、图6所示，所述电磁禁带结构为多个正六边形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部垂直于单胞三组平行对边的三条导线和被所述三条导线分隔开的六个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。
实施例五
如图7、图8所示，所述电磁禁带结构为多个正六边形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部垂直于单胞三组平行对边的三条导线和设置于所述单胞三组平行对边边缘的六个导电条组成，所述三条导线在单胞中部互联，每一所述导线的两端分别与所述导电条的中部相联，相邻两个单胞之间由细缝分隔。

Claims (4)

1、一种高介微波复合功能材料的天线，从上至下依次为高介陶瓷板、微波介质板，其特征在于：所述高介陶瓷板上表面中部设有一辐射贴片，所述辐射贴片周围为电磁禁带结构，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞边缘设有四条平行于单胞四条边的导电条，所述单胞中部设有两根互相垂直并互联的一个周期的方波形导电带，这两根方波形导电带仅在单胞中心位置处互联，其中每根方波形导电带均关于单胞中心呈中心对称，每一所述导电带的两端分别与两所述导电条的中部连通，所述微波介质板中部设有缝隙，所述缝隙周围为金属地，所述微波介质板下表面设有从中部延伸出的馈线，所述高介陶瓷板材料的组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X的取值范围为0.05～0.95。
2、根据权利要求1所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：所述馈线垂直于所述缝隙。
3、根据权利要求1所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：所述微波介质板的介电常数介于1～20之间。
4、根据权利要求1所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：所述微波介质板为聚四氟乙烯。
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