CN102946005B - 磁电双可调的微带天线及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁电双可调的微带天线及其调节方法。它包括磁电层合材料基板，电磁铁，微带馈线,铁磁相，压电相；磁电层合材料基板由上至下分别是铁磁相和压电相，铁磁相和压电相通过环氧树脂粘合；在压电相的前后两个侧表面面上分别镀有一层金属薄膜，压电相的下表面接地，铁磁相的上表面通过光刻腐蚀法作出金属微带贴片，该金属微带贴片用做微带辐射单元，金属微带贴片通过微带馈线相连，在磁电层合材料基板的左右两端放置一对电磁铁。本发明克服了传统微波器件工作频段不可调或可调工作频带单一，无法精确调节等缺点，适合无线通信中的可调应用。同时，由于其磁电双可调特性，克服了传统磁可调微波器件工作时损耗大，响应时间长等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型化可调微波器件，特别涉及一种磁电双可调的微带贴片天线及其调节方法。
背景技术
天线作为无线通信进出口，在很大程度上影响着无线通信系统的性能，同时，在大多数情况下天线的尺寸也是无线通信终端尺寸的重要决定因素。微带天线具有剖面低，小型化，制作简单，易集成，方向性好等优点，被广泛地应用于通信导航，雷达，电子对抗等领域。近年来，随着无线通信行业的迅猛发展与进步，业界对天线的小型化和多功能化有了更高的要求。
传统介质微带天线基板的工作频率单一，同时也存在一个无法避免的矛盾便是在减小尺寸的同时获得较宽工作频带。而R. K. Mishra等人设计的磁可调微带天线基于铁氧体基板，其原理主要是利用铁氧体介质相对高的介电常数来有效地减小微带贴片天线的尺寸；同时由于铁氧体介质在外加偏置磁场的条件下，其磁导率会发生改变，即天线基板的介质特性发生了改变，因此在无法改变天线尺寸的条件下，可以通过改变外加偏置磁场来调节天线的工作频率。但是，由于用于施加偏置磁场的线圈具有局限性，这种磁可调微带天线存在器件损耗大、响应时间长、工作时会产生巨大的噪声、误差偏大等缺点。总而言之，现有的微带天线普遍存在工作频段不可调或可调工作频带单一、损耗大，无法实现小范围内精确调节等不足。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种磁电双可调的微带天线及其调节方法。
一种磁电双可调的微带天线，包括磁电层合材料基板，电磁铁，微带馈线, 铁磁相，压电相；磁电层合材料基板由上至下分别是铁磁相和压电相，铁磁相和压电相通过环氧树脂粘合；在压电相的前后两个侧表面面上分别镀有一层金属薄膜, 即第一层金属薄膜、第二层金属薄膜，压电相的下表面接地，铁磁相的上表面通过光刻腐蚀法作出金属微带贴片，该金属微带贴片用做微带辐射单元，金属微带贴片通过微带馈线相连，在磁电层合材料基板的左右两端放置一对电磁铁。
所述的第一层金属薄膜、第二层金属薄膜为金薄膜或银薄膜。
所述的铁磁相为钇铁石榴石YIG，压电相为锆钛酸铅PZT。
所述的金属微带贴片为山字形。
通过所述的第一层金属薄膜、第二层金属薄膜施加外部电压。
所述的磁电双可调的微带天线的调节方法，当电磁铁对磁电层合材料基板施加外部偏置磁场时，铁磁相的磁导率发生改变，从而导致了微带天线的工作频率发生偏移，通过调节电磁铁上的电流以及南北极之间的距离可以对磁电层合材料基板施加不同的偏置磁场，实现微带天线工作频率的粗调；在压电相前后两个侧面的金属薄膜施加外部电压，通过两个金属薄膜之间的电容效应，磁电层合基板的压电相上会产生均匀的电场，通过所述电场可以实现微带天线工作频率在几十兆赫兹内的精确调节，通过改变电压的正负方向，实现微带天线工作频率的左右偏移。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先由于磁电层合材料存在高介电常数（ >10）和高磁导率（>10）的优点，可以实现微带天线的小型化。再者，通过调节电磁铁上的电流以及南北极之间的距离可以对磁电层合材料施加不同的偏置磁场，实现天线工作频率的粗调。通过在压电相前后两个侧面的金属薄膜施加外部电压实现工作频率在几十兆赫兹内的精确调节。通过改变电压的正负方向，即可实现阻带峰的左右偏移，并且，对于不同的压电材料，其偏移的方向和偏移量也会存在差异。磁场调节和电场调节之间工作独立，不会相互干扰。本发明克服了传统微波器件工作频段不可调或可调工作频带单一，无法在小频段范围内精确调节等缺点，适合无线通信中的可调应用。同时，由于其磁电双可调特性，该设计克服了传统磁可调微波器件工作时损耗大，响应时间长等缺点，将在我国的移动通信，卫星通信，医疗仪器，武装遥控，安全系统及蓝牙技术等领域有很大的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是磁电双可调微带贴片天线的俯视图。
图2是磁电双可调微带贴片天线的立体图。
图3是金属微带贴片的示意图。
图4是本发明的工作频点在8.7-9GHz频段内的的磁可调性偏移示意图。
图5是本发明的工作频点在8.79-4.81GHz频段内的电可调性偏移示意图。
图中，1、磁电层合材料基板，2、金属微带贴片，3、电磁铁，4、微带馈线, 5、铁磁相，6、压电相，7、第一层金属薄膜, 8、第二层金属薄膜。
具体实施方式
一种磁电双可调的微带天线，包括磁电层合材料基板1，电磁铁3，微带馈线4, 铁磁相5，压电相6；磁电层合材料基板1由上至下分别是铁磁相5和压电相6，铁磁相5和压电相6通过环氧树脂粘合；在压电相6的前后两个侧表面面上分别镀有一层金属薄膜7、8，压电相6的下表面接地，铁磁相5的上表面通过光刻腐蚀法作出金属微带贴片2，该金属微带贴片2用做微带辐射单元，金属微带贴片2通过微带馈线4与压电相6的下表面相连进行馈电，在磁电层合材料基板1的左右两端放置一对电磁铁3。
所述的金属薄膜7、8为金或银。
所述的铁磁相5为钇铁石榴石YIG，压电相6为锆钛酸铅PZT。
所述的金属微带贴片2为山字形。
通过所述的金属薄膜7、8施加外部电压。
一种所述的磁电双可调的微带天线的调节方法，当电磁铁3对磁电层合材料基板1施加外部偏置磁场时，铁磁相5的磁导率发生改变，从而导致了微带天线的工作频率发生偏移，通过调节电磁铁3上的电流以及南北极之间的距离可以对磁电层合材料基板1施加不同的偏置磁场，实现微带天线工作频率的粗调；在压电相6前后两个侧面的金属薄膜7、8施加外部电压，通过两个金属薄膜7、8之间的电容效应，磁电层合基板1的压电相6上会产生均匀的电场，通过所述电场可以实现微带天线工作频率在几十兆赫兹内的精确调节，通过改变电压的正负方向，实现微带天线工作频率的左右偏移。
如图1所示，在磁电层合材料基板1的上表面，沿基底的长度方向通过光刻腐蚀法制备“山”字型金属贴片，其以基板长度方向的中心线相互对称。如图2所示的磁电层合材料基板1是通过环氧树脂将相同尺寸的铁磁体5与压电体6粘合到一起得以实现，其中W和L分别表示为基板的宽度和长度，d1为铁磁相的厚度，d2为压电相的厚度。同时，在压电体的前后两侧分别镀上两层金属薄膜7、8，其材料通常选用金或银。电磁铁3的两极分别放置于天线的左右两侧用于施加外部偏置磁场。
实施例1
磁电层合材料基板的铁磁层和压电层分别选择YIG和PZT两种材料。其中YIG层的尺寸为15.5mm×5.5mm×0.5mm，PZT的尺寸为15.5mm×5.5mm×0.5mm，两层之间通过环氧树脂粘合。同时，在PZT层的前后两个侧面分别镀上两层银薄膜，银薄膜的尺寸为：8mm×0.25mm×0.005mm。 在磁电层合材料基板的上表面，通过光刻腐蚀法制备呈“山”字型的金属贴片，用做微带辐射单元，利用贴片进行馈电，组成一个微带天线实现单元，其尺寸如图3所示。
磁电双可调微带贴片天线工作时，微波信号从图1中的端口输入，当微波信号9 GHz频段为例，天线的工作频率在8.7-9 GHz内磁可调性偏移示意图如图4所示，其回波损耗最大达到了-28 dB，带宽约为270MHz。图5显示了磁电双可调微带贴片天线工作频率的电可调性偏移，当外加磁场固定为125.6 Oe时，其电场E在-10 kV/cm至10 kV/cm范围内存在近似线性的电可调特性。
Claims (5)
1.一种磁电双可调的微带天线，其特征在于，它包括磁电层合材料基板（1），电磁铁（3），微带馈线（4）, 铁磁相（5），压电相（6）；磁电层合材料基板（1）由上至下分别是铁磁相（5）和压电相（6），铁磁相（5）和压电相（6）通过环氧树脂粘合；在压电相（6）的前后两个侧表面面上分别镀有一层金属薄膜, 即第一层金属薄膜（7）、第二层金属薄膜（8），压电相（6）的下表面接地，铁磁相（5）的上表面通过光刻腐蚀法作出金属微带贴片（2），该金属微带贴片（2）用做微带辐射单元，金属微带贴片（2）通过微带馈线（4）相连，在磁电层合材料基板（1）的左右两端放置一对电磁铁（3）；通过所述的第一层金属薄膜（7）、第二层金属薄膜（8）施加外部电压。
2.根据权利要求1所述的磁电双可调的微带天线，其特征在于，所述的第一层金属薄膜（7）、第二层金属薄膜（8）为金薄膜或银薄膜。
3.根据权利要求1所述的磁电双可调的微带天线，其特征在于，所述的铁磁相（5）为钇铁石榴石YIG，压电相（6）为锆钛酸铅PZT。
4.根据权利要求1所述的磁电双可调的微带天线，其特征在于，所述的金属微带贴片（2）为山字形。
5.一种根据权利要求1所述的磁电双可调的微带天线的调节方法，其特征在于，当电磁铁（3）对磁电层合材料基板（1）施加外部偏置磁场时，铁磁相（5）的磁导率发生改变，从而导致了微带天线的工作频率发生偏移，通过调节电磁铁（3）上的电流以及南北极之间的距离可以对磁电层合材料基板（1）施加不同的偏置磁场，实现微带天线工作频率的粗调；在压电相（6）前后两个侧面的金属薄膜施加外部电压，通过两个金属薄膜之间的电容效应，磁电层合基板（1）的压电相（6）上会产生均匀的电场，通过所述电场可以实现微带天线工作频率在几十兆赫兹内的精确调节，通过改变电压的正负方向，实现微带天线工作频率的左右偏移。
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| CN102610922A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-07-25 | 北京邮电大学 | 用于复杂电波环境的可动态调谐的微带天线及其调谐方法 |
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