CN203386891U - 一种电磁带隙天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁带隙天线，包括基板和第一金属层和第二金属层，所述基板在第一金属层和第二金属层之间，所述第一金属层包括至少两个金属块，相邻的金属块之间存在间隙，每个金属块通过对应的金属柱与第二金属层连接，每个金属柱贯穿所述基板。由于本电磁带隙天线采用了上述的方案，在F、A和D频段上表现出较好的宽频效果，尤其在D频段，本电磁带隙天线的增益增幅明显比现有的偶极子裸天线高。另外，本电磁带隙天线可以有效抑制天线反射板的爬波，可以有效降低天线间的偶合，提高极化隔离度，优化了天线的前后比，适用范围广。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及天线领域，具体涉及一种电磁带隙天线。
【背景技术】
电磁带隙（EBG）结构是一种新型的人工电磁材料，已经在微波领域得到广泛的研究与应用，用以实现高性能天线及微波器件。电磁带隙EBG(Electromagnetic Band-Gap)结构，即应用于微波频段的PBG(Photonic Band-Gap)或称光子晶体(Photonic Crystal)结构，其概念来源于固体物理学中的“原子晶体”。电子与光子都具有波动－粒子的二重性，它们分别满足薛定谔方程和麦克斯韦方程组。由于电磁波与光子的同源性（都服从麦克斯韦方程组），因此同样能在微波频段实现带阻特性，而这种周期性结构也就被称为电磁带隙(ElectromagneticBand-Gap，简称EBG)结构。它是一种复合材料，在一种背景材料中周期性地排列着由其它材料构成的具有一定形状的单元（称内嵌单元）。适当选择背景和内嵌单元的材料参数、内嵌单元的形状和结构周期的形式，可使电磁带隙结构对一定频率范围内任意角度、任意极化的电磁波的传播呈现带阻特性。
EBG结构根据构成材料的不同分为介质EBG、金属EBG和金属介质混合型EBG结构。其中金属EBG结构主要用于微带传输线，构成带阻滤波器；或用于微带贴片天线，防止表面波的激励，减小天线阵列间的偶合，提高隔离度，从而提高天线增益。
目前无线电通信频段中，F频段（1880-1900MHz）覆盖LTE信号，A频段（2010-2025MHz）覆盖TD-S信号，D频段（2500-2690MHz）于2012年10月份规划给移动用于LTE信号覆盖。现有的电磁带隙天线在这些频段内的滤波效果并不是太好。
【发明内容】
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种电磁带隙天线，使其具有较好的宽频效果，在F、A和D频段具有较高的增益，并有效降低天线间的耦合。
一种电磁带隙天线，包括基板和第一金属层和第二金属层，所述基板在第一金属层和第二金属层之间，所述第一金属层包括至少两个金属块，相邻的金属块之间存在间隙，每个金属块通过对应的金属柱与第二金属层连接，每个金属柱贯穿所述基板。
所述电磁带隙天线是适用于F频段、A频段和D频段的电磁带隙天线。
每个金属块均相同，每个金属柱均相同。
在较佳实施例中，所述金属块呈正方形，所述正方形的边长介于10.29mm至19.11mm之间。
在较佳实施例中，相邻金属块之间的间距相同且介于1.68mm至3.12mm之间。
在较佳实施例中，所述金属块的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之间。
在较佳实施例中，所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm之间。
在较佳实施例中，所述金属柱呈圆柱形，所述圆柱的半径介于0.42mm至0.78mm之间。
在较佳实施例中，所述金属块呈正方形，所述正方形的边长介于10.29mm至19.11mm之间；所述金属块的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之间；相邻金属块之间的间距介于1.68mm至3.12mm之间；所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm之间；所述金属柱呈圆柱形，所述圆柱的半径介于0.42mm至0.78mm之间。
由于本电磁带隙天线采用了上述的方案，在F、A和D频段上表现出较好的宽频效果，尤其在D频段，本电磁带隙天线的增益增幅明显比现有的偶极子裸天线高；另外，本电磁带隙天线可以有效抑制天线反射板的爬波，可以有效降低天线间的偶合，提高极化隔离度，优化了天线的前后比，适用范围广。
【附图说明】
图1是本实用新型一种实施例的电磁带隙天线的俯视示意图；
图2是图1的电磁带隙天线的剖面示意图；
图3是本电磁带隙天线和偶极子裸天线的频率-增益曲线图；
图4是本电磁带隙天线方向图和偶极子裸天线的天线方向图；
图5是本电磁带隙天线方向图和偶极子裸天线在D频段的频率-增益曲线图。
【具体实施方式】
以下将结合附图，对本实用新型的具体实施例作进一步详细说明。
如图1和2所示，一种电磁带隙天线，包括基板2、第一金属层3和第二金属层1，基板2在第一金属层3和第二金属层1之间，第一金属层3和第二金属层1分别设置在基板2的上表面和下表面上，第一金属层3包括至少两个金属块，如图2所示的第一金属块31和第二金属块32，金属块之间存在间隙g，每个金属块通过对应的金属柱与第二金属层1连接，每个金属柱（包括第一金属柱41和第二金属柱42）贯穿基板2，如图2所示，第一金属块31和第二金属块32分别通过第一金属柱41和第二金属柱42与第二金属层1连接。
每个金属块都是相同的，每个金属柱也是相同的，金属块和第一金属层1可以采用金属铜，基板可以采用F4b（聚四氟乙烯）。
为了使得整个电磁带隙天线在F、A和D频段具有较好的增益等效果，金属块最好呈正方形，正方形的边长w介于10.29mm至19.11mm之间，本实施例中正方形的边长是14.7mm，相邻金属块之间的间距g都相同，介于1.68mm至3.12mm之间，本实施例中间距是2.4mm；金属块的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之间，本实施例中厚度为0.018mm；基板2的厚度介于3.15mm至5.85mm之间，本实施例中厚度为4.5mm；第一金属柱41呈圆柱形，圆柱的半径介于0.42mm至0.78mm之间，本实施例中半径为0.6mm。
将按照上述参数制作得到的电磁带隙天线与偶极子裸天线进行仿真对比，得到如图3至5的仿真结果。
如图3所示的频率-增益曲线图，曲线L1和曲线M1分别表示本电磁带隙天线的增益曲线图和偶极子裸天线的增益曲线图，由图中可以看出两者相比之下，本电磁带隙天线的增益在大约2.325至3GHz明显较大，最大之处本电磁带隙天线的增益高出约2.5dB，并且增加了带宽。
如图4所示在2.69GHz处的天线方向图，曲线L2和曲线M2分别表示本电磁带隙天线方向图和偶极子裸天线的天线方向图，从图中可以看出，本电磁带隙天线方向图的前后比明显提高，而且增益提高约1.5dB。
如图5所示，在D频段处的频率-增益图，曲线L3和曲线M3分别表示本电磁带隙天线的增益曲线图和偶极子裸天线的增益曲线图，在D频段中的高频点(2500MHz-2690MHz)平均提升约1.3dB。
Claims (10)
1.一种电磁带隙天线，包括基板和第一金属层和第二金属层，所述基板在第一金属层和第二金属层之间，其特征是：所述第一金属层包括至少两个金属块，相邻的金属块之间存在间隙，每个金属块通过对应的金属柱与第二金属层连接，每个金属柱贯穿所述基板。
2.如权利要求1所述的电磁带隙天线，其特征是：所述电磁带隙天线是F频段、A频段和D频段的电磁带隙天线。
3.如权利要求1或2所述的电磁带隙天线，其特征是：所述金属块呈正方形，所述正方形的边长介于10.29mm至19.11mm之间。
4.如权利要求3所述的电磁带隙天线，其特征是：所述正方形的边长是14.7mm。
5.如权利要求1或2所述的电磁带隙天线，其特征是：相邻金属块之间的间距相同且介于1.68mm至3.12mm之间。
6.如权利要求5所述的电磁带隙天线，其特征是：相邻金属块之间的间距是2.4mm。
7.如权利要求1或2所述的电磁带隙天线，其特征是：所述金属块的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之间。
8.如权利要求7所述的电磁带隙天线，其特征是：所述金属块的厚度为0.018mm。
9.如权利要求1或2所述的电磁带隙天线，其特征是：所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm之间。
10.如权利要求1或2所述的电磁带隙天线，其特征是：所述金属柱呈圆柱形，所述圆柱的半径介于0.42mm至0.78mm之间。
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