CN1866610A - 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，包括表面设有电磁带隙结构的天线介质板，在介质板电磁带隙结构一面的中部上面还设有一辐射元件，所述天线的馈线方式为共面波导馈线，所述天线介质板材料为组分为Sr1－xBaxTiO3，其中X等于0.05～0.95。本发明提拱的天线，其结构尺寸小，结合了电磁带隙结构的优点及高介微波材料的各自的优点，制造的天线抑制了因高介微波材料表面波引起的能量损耗，提高了天线的辐射效率与增益。此外，该技术方案可根据不同的天线设计需要灵活选择不同介电常数的辐射陶瓷块。

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带隙结构(EBG)，或采用高介材料与具有电磁带隙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，由于周期性电磁带隙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小型高介微波复合功能材料的天线。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高介微波复合功能材料的天线，包括表面设有电磁带隙结构的天线介质板，在介质板电磁带隙结构一面的中部上面还设有一辐射元件，所述天线的馈线方式为共面波导馈线，所述天线介质板材料为组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X等于0.05～0.95。
作为本发明的一种优选方式，所述天线的馈线从所述辐射元件下方延伸至介质边缘。
作为电磁带隙结构的另一优选方式，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，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。
作为电磁带隙结构的再一优选方式，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，每一所述导电带的两端分别与两所述导电条的中部连通。
作为电磁带隙结构的再一优选方式，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。
作为电磁带隙结构的再一优选方式，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为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并通过所述导线互联。
作为辐射元件一种优选方式，所述辐射元件为辐射陶瓷块，其介电常数介于8～100。
本发明提拱的天线，其结构尺寸小，结合了电磁带隙结构的优点及高介微波材料的各自的优点，制造的天线抑制了因高介微波材料表面波引起的能量损耗，提高了天线的辐射效率与增益。此外，该技术方案可根据不同的天线设计需要灵活选择不同介电常数的辐射陶瓷块。
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实施例一电磁带隙结构一个半单胞结构示意图
图3为实施例二电磁带隙结构示意图
图4为实施例三电磁带隙结构示意图
图5为实施例四电磁带隙结构示意图
图6为实施例四电磁带隙结构单胞示意图
图7为实施例五电磁带隙结构示意图
图8为实施例五电磁带隙结构单胞示意图
具体实施方式
如图1所示，一种高介微波复合功能材料的天线，包括表面设有电磁带隙结构2和馈线4的天线介质板1，在介质板电磁带隙结构一面的中部上面还设有一辐射陶瓷块3，其介电常数介于8～100，所述天线馈线方式为共面波导馈线，所述天线介质板材料为组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X等于0.05～0.95。所述天线的馈线从所述辐射元件下方延伸至介质边缘。
本实施例中的EBG花样可采用标准光刻或化学电镀方法制备。实施例一至实施例四天线结构如上所述，其区别在于表面设有电磁带隙结构2，通过调节电磁带隙结构2中单胞几何尺寸的大小，可调控复合功能材料的禁带频率及宽度。以下分别说明。
实施例一
如图1、图2所示，所述电磁禁带结构2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6和被所述导线6分隔开的四个导电块5组成，所述导线6和导电块5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。图中的平面电磁禁带结构，它等效为分布的LC网络，其中弯曲的导线6相当于电感而相邻两个由细缝分隔的大方块导电块5相当于电容。通过调节图2单胞中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
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，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，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为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并通过所述导线互联。

Claims (7)

1、一种高介微波复合功能材料的天线，包括表面设有电磁带隙结构的天线介质板，其特征在于：在介质板电磁带隙结构一面的中部上面还设有一辐射元件，所述天线的馈线方式为共面波导馈线，所述天线介质板材料为组分为Sr1-xBaxTiO3，其中X等于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：所述天线的馈线从所述辐射元件下方延伸至介质边缘。
3、根据权利要求1或2所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：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，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。
4、根据权利要求1或2所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：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，每一所述导电带的两端分别与两所述导电条的中部连通。
5、根据权利要求1或2所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：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。
6、根据权利要求1或2所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：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为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并通过所述导线互联。
7、根据权利要求1或2所述的高介微波复合功能材料的天线，其特征在于：所述辐射元件为辐射陶瓷块，其介电常数介于8～100。
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