CN103337714A - 一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵 - Google Patents

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徐承亮
田加胜
陈绍
雷晓星
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，采用了电磁带隙材料基板、微带线-H槽馈电结构和天线阵列结构，能够在拓宽天线带宽、提高天线增益和在较低等效介电常数下提高耦合效率的同时降低介质谐振天线的体积。

Description

一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵
技术领域
本发明实施例涉及通信领域，具体涉及一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵。
背景技术
随着无线通信事业的飞速发展，对于天线的小型化、宽频带、低损耗等性能提出了更高的要求。虽然各种各样的微带天线因其低剖面、轻质量等优点，已经得到了深入的研究和广泛的应用，但由于在高频段金属欧姆损耗高和在低频段天线几何尺寸大这两个关键性技术瓶颈的存在，其发展和应用受到了一定的限制。近年来，一种新型天线——介质谐振天线由于良好的性能而受到了广泛的关注和研究。
介质谐振天线是一种谐振式天线，由低损耗的微波介质材料构成，它的谐振频率由谐振器尺寸、形状和相对介电常数所决定。目前，介质谐振天线已经广泛应用于Bluetooth、WLAN、PHS等通信系统中，并在雷达/移动卫星通信、相控阵天线等领域显示出巨大的应用价值。现有的介质谐振天线，由于性能的要求，例如带宽、增益或效率方面的要求，体积一般相对较大。
现在介质谐振天线已经广泛应用于移动通信领域，然而随着移动通信的迅猛发展，移动通讯领域需要介质谐振天线在能够达到性能要求的同时，结构更加紧凑，更加容易与其它电路集成。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，采用了电磁带隙材料基板、微带线-H槽馈电结构和天线阵列结构，能够在拓宽天线带宽、提高天线增益和在较低等效介电常数下提高耦合效率的同时降低介质谐振天线的体积。
本发明实施例提供的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，包括：
电磁带隙基板、介质层、微带线-开槽馈电模块及至少三个矩形介质谐振单元；
所述电磁带隙基板包括金属底板、基板和金属杆；
所述金属底板与所述介质层的一面贴合；
所述基板呈方形，在所述介质层的另一面上均匀排布成二维方阵；
所述金属杆穿过所述介质层，将所述基板与所述金属底板连接；
所述微带线-开槽馈电模块用于将输入的电磁信号耦合到所述矩形介质谐振单元上，包括微带线和开槽基板；
所述微带线位于所述金属底板和所述介质层之间；
所述开槽基板位于所述矩形介质谐振单元和所述介质层之间；
所述矩形介质谐振单元上开设有至少一个孔，所述矩形介质谐振单元均匀分布在所述电磁带隙基板上的基板侧。
可选地，
所述基板顶部通过贴片技术加工而成。
可选地，
所述微带线-开槽馈电模块为微带线-H槽馈电模块；
所述开槽基板为H槽基板。
可选地，
所述矩形介质谐振单元上的开设有1个孔。
可选地，
所述矩形介质谐振单元上的开孔为矩形孔。
可选地，
所述矩形介质谐振单元共三个，在所述电磁带隙基板上组成1×3的平面方阵。
可选地，
所述矩形介质谐振单元共十六个，在所述电磁带隙基板上组成4×4的平面方阵。
可选地，
所述矩形介质谐振单元共六十四个，在所述电磁带隙基板上组成8×8的平面方阵。
本发明实施例的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵包括：电磁带隙基板、介质层、微带线-H槽馈电模块及至少三个矩形介质谐振单元；所述电磁带隙基板包括金属底板、基板和金属杆；所述金属底板跟所述介质层的一面贴合；所述基板呈方形，在所述介质层的另一面上均匀排布成二维方阵；所述金属杆穿过所述介质层，将所述基板与所述金属底板连接；所述微带线-H槽馈电模块用于将输入的电磁信号耦合到所述矩形介质谐振单元上，包括微带线和H槽基板；所述微带线位于所述金属底板和所述介质层之间；所述H槽基板位于所述矩形介质谐振单元和所述介质层之间；所述矩形介质谐振单元上开设有至少一个孔，所述矩形介质谐振单元均匀分布在所述电磁带隙基板上。由于本发明实施例的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵采用了电磁带隙材料基板、微带线-H槽馈电结构和天线阵列结构，能够在拓宽天线带宽、提高天线增益和在较低等效介电常数下提高耦合效率的同时降低介质谐振天线的体积。
附图说明
图1为本发明实施例中基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵局部结构图；
图2为本发明实施例中基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵微带线-H槽馈电结构图；
图3为本发明实施例中基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵俯视结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，采用了电磁带隙材料基板、微带线-H槽馈电结构和天线阵列结构，能够在拓宽天线带宽、提高天线增益和在较低等效介电常数下提高耦合效率的同时降低介质谐振天线的体积。
请参阅图1，本发明实施例中基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的实施例包括：
电磁带隙基板101、介质层102、微带线-开槽馈电模块103及至少三个矩形介质谐振单元104；
电磁带隙基板101包括金属底板1011、基板1012和金属杆1013；
金属底板1011与介质层102的一面贴合；
基板1012呈方形，在介质层102的另一面上均匀排布成二维方阵；
金属杆1013穿过介质层102，将基板1012与金属底板1011连接；
微带线-开槽馈电模块102用于将输入的电磁信号耦合到矩形介质谐振单元上104，包括微带线1031和开槽基板1032；
微带线1031位于金属底板1011和介质层102之间；
开槽基板位1032于矩形介质谐振单元104和介质层102之间；
矩形介质谐振单元104上开设有至少一个孔，矩形介质谐振单元104均匀分布在电磁带隙基板上的基板1012侧。
本发明实施例的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵包括电磁带隙基板101、介质层102、微带线-开槽馈电模块103及至少三个矩形介质谐振单元104，上述电磁带隙基板101包括金属底板1011、基板1012和金属杆1013。其中δ为各基板1012的间隔距离、在基板1012为正方形的情况下，t为基板1012的边长、ε为介质层102的介电常数，上述的δ、t及ε可以对基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的性能要求进行调整，在此处不做限定。
需要说明的是，矩形介质谐振单元104的下方为开槽基板1032，在矩形介质谐振单元104下方及开槽基板104周围，可以不设置基板1012及穿过基板1012的金属杆1013，而是直接在介质层102上穿孔，这种设置可以进一步加强微带线-开槽馈电模块103的馈电效果，也可以规律设置一部分基板1012及穿过基板1012的金属杆1013，具体的设置可以根据基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的性能要求进行调整，在此处不做限定。
可选地，
基板1012顶部通过贴片技术加工而成。
可选地，
微带线-开槽馈电模块103为微带线-H槽馈电模块；
开槽基板1042为H槽基板。
本发明实施例的微带线-H槽馈电模块如图2所示。微带线-开槽馈电模块103中的开槽基板1032可以为矩形槽基板，可以为环形槽基板，也可以为H槽基板，从工业生产和基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的性能考虑，本发明实施例的开槽基板1032可以选择H槽基板，主要是因为H槽基板除能够有效抑制天线背向辐射外，还能够引入较多的谐振点，利于馈线和介质天线匹配，亦即可以大大拓宽天线带宽。具体H槽基板的尺寸可以根据基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的性能要求进行调整，在此处不做限定。
可选地，
矩形介质谐振单元上的开设有1个孔。
可选地，
矩形介质谐振单元104上的开孔为矩形孔。
需要说明的是，本发明实施例的矩形介质谐振单元上可以开设不少于一个孔，具体可以是1个，上述矩形介质谐振单元上的开孔类型可以有很多种，例如可以是矩形孔，也可以是圆柱孔，具体的孔的数目、类型及开孔位置可以根据基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵的性能要求进行调整，在此处不做限定。
可选地，
矩形介质谐振单元104共三个，在电磁带隙基板上组成1×3的平面方阵。
可选地，
矩形介质谐振单元104共十六个，在电磁带隙基板上组成4×4的平面方阵。
请参阅图3，为本发明实施例矩形介质谐振单元104在电磁带隙基板上组成4×4的平面方阵示意图。
可选地，
矩形介质谐振单元104共六十四个，在电磁带隙基板上组成8×8的平面方阵。
本发明实施例的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵包括：电磁带隙基板101、介质层102、微带线-开槽馈电模块103及至少三个矩形介质谐振单元104；电磁带隙基板101包括金属底板1011、基板1012和金属杆1013；金属底板1011与介质层102的一面贴合；基板1012呈方形，在介质层102的另一面上均匀排布成二维方阵；金属杆1013穿过介质层102，将基板1013与金属底板1011连接；微带线-开槽馈电模块102用于将输入的电磁信号耦合到矩形介质谐振单元上104，包括微带线1031和开槽基板1032；微带线1031位于金属底板1011和介质层102之间；开槽基板位1032于矩形介质谐振单元104和介质层102之间；矩形介质谐振单元104上开设有至少一个孔，矩形介质谐振单元104均匀分布在电磁带隙基板上的基板1012侧。由于本发明实施例的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵采用了电磁带隙材料基板、微带线-H槽馈电结构和天线阵列结构，能够在拓宽天线带宽、提高天线增益和在较低等效介电常数下提高耦合效率的同时降低介质谐振天线的体积。
以上对本发明所提供的一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，包括：
电磁带隙基板、介质层、微带线-开槽馈电模块及至少三个矩形介质谐振单元；
所述电磁带隙基板包括金属底板、基板和金属杆；
所述金属底板与所述介质层的一面贴合；
所述基板呈方形，在所述介质层的另一面上均匀排布成二维方阵；
所述金属杆穿过所述介质层，将所述基板与所述金属底板连接；
所述微带线-开槽馈电模块用于将输入的电磁信号耦合到所述矩形介质谐振单元上，包括微带线和开槽基板；
所述微带线位于所述金属底板和所述介质层之间；
所述开槽基板位于所述矩形介质谐振单元和所述介质层之间；
所述矩形介质谐振单元上开设有至少一个孔，所述矩形介质谐振单元均匀分布在所述电磁带隙基板上的基板侧。
2.根据权利要求1所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述基板顶部通过贴片技术加工而成。
3.根据权利要求1所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述微带线-开槽馈电模块为微带线-H槽馈电模块；
所述开槽基板为H槽基板。
4.根据权利要求1所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述矩形介质谐振单元上的开设有1个孔。
5.根据权利要求1所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述矩形介质谐振单元上的开孔为矩形孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述矩形介质谐振单元共三个，在所述电磁带隙基板上组成1×3的平面方阵。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述矩形介质谐振单元共十六个，在所述电磁带隙基板上组成4×4的平面方阵。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的基于电磁带隙材料技术的介质谐振天线阵，其特征在于，所述矩形介质谐振单元共六十四个，在所述电磁带隙基板上组成8×8的平面方阵。
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