CN205666328U - 太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 - Google Patents
太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205666328U CN205666328U CN201620289533.0U CN201620289533U CN205666328U CN 205666328 U CN205666328 U CN 205666328U CN 201620289533 U CN201620289533 U CN 201620289533U CN 205666328 U CN205666328 U CN 205666328U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rectangular metal
- paster
- photonic crystal
- antenna
- terahertz wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：该天线包括薄膜基质、设在薄膜基质正面的天线辐射贴片和设在薄膜基质背面的矩形金属阵列结构，所述天线辐射贴片由相互对称的两条偶极子臂构成。本实用新型的目的在于提供一种具有优良的物理机械性能，耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，有较好的耐高、低温性能，工作中心频率在1THz附近，回波损耗最小值小于‑15dB，绝对工作带宽大于0.1THz，相对工作带宽大于10％的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线。
背景技术
太赫兹(THz)电磁波的频率高于微波，低于可见光和红外光，1THz＝1012Hz。太赫兹电磁波的辐射性质介于射频电磁波和光波之间，近年来由于微型半导体技术、超快光电子技术的发展，太赫兹电磁波的波源问题得到了很好的解决，太赫兹技术表现出了极大的应用潜力。太赫兹辐射在物理、化学、生物学等多个基础研究领域，以及宽频通信、医疗检测、国防工业、天文探索等多个高端技术领域都具有重大的科学价值和广泛的应用前景。
用于发射和接收太赫兹电磁波信号的天线系统是太赫兹波段设备必不可少的组成部分。太赫兹波段设备应用领域广阔，在多种不可预知的恶劣环境下工作的几率较高，要求太赫兹波段天线具有优良的物理机械性能，耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，有较好的耐高、低温性能，要求天线工作中心频率在1THz附近，回波损耗最小值小于-15dB，绝对工作带宽大于0.1THz，相对工作带宽大于10％。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有优良的物理机械性能，耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，有较好的耐高、低温性能，工作中心频率在1THz附近，回波损耗最小值小于-15dB，绝对工作带宽大于0.1THz，相对工作带宽大于10％的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：该天线包括薄膜基质、设在薄膜基质正面的天线辐射贴片和设在薄膜基质背面的矩形金属阵列结构，所述天线辐射贴片由相互对称的两条偶极子臂构成。
优选地，所述偶极子臂包括金属辐射臂和顶加载光子晶体结构。
优选地，所述顶加载光子晶体结构包括5行3列共15个小正方形区域，每个小正方形区域的中心设有正方形开孔，每个小正方形区域的外围是金属辐射区。
优选地，所述金属辐射臂的尺寸为16μm×8μm；所述顶加载光子晶体结构中，每个小正方形区域的大小都为8μm×8μm，正方形开孔的尺寸为4μm×4μm。
优选地，所述矩形金属阵列结构包括3行3列共9个矩形金属贴片；相邻矩形金属贴片之间以及最外侧矩形金属贴片和薄膜基质的对应边沿之间，其行间距等距，列间距等距。
优选地，所述矩形金属阵列结构中，每个矩形金属贴片的尺寸为16μm×8μm；第一行矩形金属贴片与薄膜基质上边沿的距离为4μm，第一行矩形金属贴片与第二行矩形金属贴片之间、第二行矩形金属贴片与第三行矩形金属贴片之间的距离都为4μm，第三行矩形金属贴片与薄膜基质下边沿的距离为4μm；第一列矩形金属贴片与薄膜基质左边沿的距离为8μm，第一列矩形金属贴片与第二列矩形金属贴片之间、第二列矩形金属贴片与第三列矩形金属贴片之间的距离都为8μm，第三列矩形金属贴片与薄膜基质右边沿的距离为8μm。
优选地，所述太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线在相互对称的两条偶极子臂之间的对称中心线上还开设有断开间隙，在断开间隙的两侧设有天线馈电点。
优选地，所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质，其相对介电常数为4±5％。
优选地，所述薄膜基质的形状为矩形，尺寸是80μm±4μm×40μm±2μm，厚度为4μm±1μm。
优选地，所述天线辐射贴片和矩形金属阵列结构的材质为铜、银、或金。
较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：设计中使用顶加载光子晶体结构，可以大大增加天线的工作带宽；使用矩形金属阵列结构，可以有效提高天线的辐射强度；使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质，可以保证天线具有优良的物理机械性能，耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，有较好的耐高、低温性能。该天线结构稳定，可在各种不可预知的恶劣环境下正常工作，辐射性能好、工作带宽大、易于集成，能够满足现有太赫兹波段设备对于天线的性能要求。
附图说明
图1是天线辐射贴片结构示意图。
图2是天线背面的矩形金属阵列结构示意图。
图3是图1、图2所示结构的回波损耗(S11)性能图，图中的横坐标表示频率Frequency(GHz)，纵坐标表示回波损耗数值The return loss value of the antenna(dB)。
标号说明：1金属辐射臂、2顶加载光子晶体结构、3矩形金属贴片、4天线馈电点、5聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明：
一种太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，它包括薄膜基质、设在薄膜基质正面的天线辐射贴片和设在薄膜基质背面的矩形金属阵列结构，所述天线辐射贴片由相互对称的两条偶极子臂构成。
所述偶极子臂包括尺寸为16μm×8μm的金属辐射臂1和尺寸为24μm×40μm的顶加载光子晶体结构2组成。
所述顶加载光子晶体结构2划分为5行3列共15个小正方形区域，每个小正方形区域的大小都为8μm×8μm，每个小正方形区域的中心是一个尺寸为4μm×4μm的正方形开孔，每个小正方形区域的外围是金属辐射区。
在偶极子臂的前端加上由金属辐射区和正方形开孔组成的顶加载光子晶体结构，经过严格设计，可以使光子晶体结构产生的光子带隙频率与天线的谐振频率一致，这时光子带隙将部分阻止天线在原谐振频率的辐射能量，而使能量在临近的频率辐射，从而增加了天线辐射能量的频率范围，增大天线的工作带宽。顶加载可以使天线顶部加上容性的顶负载，加大顶端对地分布电容，使顶端不再开路，顶端电流不再为零，增大了远场的辐射。天线顶端的对地分布电容可以等效成一段终端开路的传输线，使天线的有效工作长度增加。
所述矩形金属阵列结构包括3行3列共9个矩形金属贴片3，每个矩形金属贴片3的尺寸为16μm×8μm；第一行矩形金属贴片3与薄膜基质上边沿的距离为4μm，第一行与第二行之间、第二行与第三行之间的距离都为4μm，第三行矩形金属贴片3与薄膜基质下边沿的距离为4μm；第一列矩形金属贴片3与薄膜基质左边沿的距离为8μm，第一列与第二列之间、第二列与第三列之间的距离都为8μm，第三列矩形金属贴片3与薄膜基质右边沿的距离为8μm。
使用矩形金属阵列结构后，天线辐射贴片的部分辐射会被矩形金属阵列吸收，激发出二次辐射，原辐射与二次辐射同相叠加，可以有效提高天线的辐射强度。
所述太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线在相互对称的两条偶极子臂之间的对称中心线上还开设有断开间隙，天线馈电点4最好位于断开间隙的两侧。
所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质5，其相对介电常数为4±5％，薄膜基质的形状优先为矩形，尺寸最好是80μm±4μm×40μm±2μm，厚度最好为4μm±1μm。
使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质5作为天线的基质材料，保证了天线结构可以耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，天线可在-70℃到150℃的温度范围内正常工作，且高、低温时对其机械性能影响很小。
所述天线辐射贴片和矩形金属阵列结构的材质为铜、银、或金。
下面给出本实用新型的一具体实施例：
参见图1和图2，本实施例上设有天线辐射贴片和矩形金属阵列结构，分别印刷于薄膜基质的两面。天线辐射贴片的结构如图1中所示，由相互对称的两条偶极子臂构成，偶极子臂由尺寸为16μm×8μm的金属辐射臂和尺寸为24μm×40μm的顶加载光子晶体结构组成。顶加载光子晶体结构划分为5行3列15个小正方形区域，每个小正方形区域的大小都为8μm×8μm，每个小正方形区域的中心是一个尺寸为4μm×4μm的正方形开孔，每个小正方形区域的外围是金属辐射区。矩形金属阵列结构如图2中所示，它由3行3列共9个矩形金属贴片组成，每个矩形金属贴片的尺寸为16μm×8μm；第一行矩形金属贴片与薄膜基质上边沿的距离为4μm，第一行与第二行、第二行与第三行矩形金属贴片之间的距离都为4μm，第三行矩形金属贴片与薄膜基质下边沿的距离为4μm；第一列矩形金属贴片与薄膜基质左边沿的距离为8μm，第一列与第二列、第二列与第三列矩形金属贴片之间的距离都为8μm，第三列矩形金属贴片与薄膜基质右边沿的距离为8μm。天线在相互对称的两条所述偶极子臂之间的对称中心线上还开设有断开间隙，天线馈电点最好位于断开间隙的两侧。
薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质，其相对介电常数为4±5％，薄膜基质的形状为矩形，尺寸是80μm±4μm×40μm±2μm，厚度为4μm±1μm。
参见图3，图3给出了本实施例的回波损耗(S11)性能图。从图3可以看出，实测结果显示该款天线的工作中心频率为0.98THz，回波损耗最小值为-24.08dB，天线工作频带范围为0.924～1.042THz，绝对工作带宽为0.118THz，相对工作带宽为12.04％。实测结果显示，该款天线能够满足现有太赫兹波段设备对于天线的性能要求。
与用于太赫兹波段的常规天线比较，本实用新型具有以下突出的优点和显著的效果：天线使用物理、化学特性非常稳定、机械性能和耐高、低温性能都很好的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜基质作为天线的基质材料，保证了天线具有优良的物理机械性能，耐油、耐稀酸、耐稀碱，耐大多数溶剂，有较好的耐高、低温性能，可在-70℃到150℃的温度范围内正常工作。天线尺寸很小，只有80μm×40μm×4μm，可以放进各种微型太赫兹设备里，天线回波损耗低，工作带宽大，在多种不可预知的恶劣环境下可以正常工作，在太赫兹波段设备中有望得到广泛应用。
Claims (9)
1.一种太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：该天线包括薄膜基质、设在薄膜基质正面的天线辐射贴片和设在薄膜基质背面的矩形金属阵列结构，所述天线辐射贴片由相互对称的两条偶极子臂构成；所述偶极子臂包括金属辐射臂和顶加载光子晶体结构。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述顶加载光子晶体结构包括5行3列共15个小正方形区域，每个小正方形区域的中心设有正方形开孔，每个小正方形区域的外围是金属辐射区。
3.根据权利要求2所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述金属辐射臂的尺寸为16μm8μm；所述顶加载光子晶体结构中，每个小正方形区域的大小都为8μm×8μm，正方形开孔的尺寸为4μm4μm。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述矩形金属阵列结构包括3行3列共9个矩形金属贴片；相邻矩形金属贴片之间以及最外侧矩形金属贴片和薄膜基质的对应边沿之间，其行间距等距，列间距等距。
5.根据权利要求4所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述矩形金属阵列结构中，每个矩形金属贴片的尺寸为16μm8μm；第一行矩形金属贴片与薄膜基质上边沿的距离为4μm，第一行矩形金属贴片与第二行矩形金属贴片之间、第二行矩形金属贴片与第三行矩形金属贴片之间的距离都为4μm，第三行矩形金属贴片与薄膜基质下边沿的距离为4μm；第一列矩形金属贴片与薄膜基质左边沿的距离为8μm，第一列矩形金属贴片与第二列矩形金属贴片之间、第二列矩形金属贴片与第三列矩形金属贴片之间的距离都为8μm，第三列矩形金属贴片与薄膜基质右边沿的距离为8μm。
6.根据权利要求1所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：在相互对称的两条偶极子臂之间的对称中心线上还开设有断开间隙，在断开间隙的两侧设有天线馈电点。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述薄膜基质为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质；所述聚对苯二甲酸乙二酯薄膜基质的相对介电常数为4±5%。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述薄膜基质的形状为矩形，尺寸是80μm±4μm×40μm±2μm，厚度为4μm±1μm。
9.根据权利要求1至6任意一项所述的太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线，其特征在于：所述天线辐射贴片和矩形金属阵列结构的材质为铜、银、或金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620289533.0U CN205666328U (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620289533.0U CN205666328U (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205666328U true CN205666328U (zh) | 2016-10-26 |
Family
ID=57164031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620289533.0U Expired - Fee Related CN205666328U (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205666328U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107834180A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-03-23 | 厦门大学嘉庚学院 | 用于移动数字电视的阵列分形石墨烯天线 |
| CN108089251A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-05-29 | 厦门大学嘉庚学院 | 太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器 |
| CN109786955A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-21 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种光子晶体缝隙分形阵列超宽频带天线 |
-
2016
- 2016-04-08 CN CN201620289533.0U patent/CN205666328U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107834180A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-03-23 | 厦门大学嘉庚学院 | 用于移动数字电视的阵列分形石墨烯天线 |
| CN107834180B (zh) * | 2017-12-01 | 2023-11-24 | 厦门大学嘉庚学院 | 用于移动数字电视的阵列分形石墨烯天线 |
| CN108089251A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-05-29 | 厦门大学嘉庚学院 | 太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器 |
| CN108089251B (zh) * | 2018-01-24 | 2023-05-12 | 厦门大学嘉庚学院 | 太赫兹波段四重光子晶体带阻滤波器 |
| CN109786955A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-21 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种光子晶体缝隙分形阵列超宽频带天线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105655701B (zh) | 天线装置和移动终端 | |
| CN205666328U (zh) | 太赫兹波段薄膜光子晶体顶加载天线 | |
| Mustaqim et al. | Ultra‐wideband antenna for wearable Internet of Things devices and wireless body area network applications | |
| CN205595447U (zh) | 太赫兹波段分形光子晶体天线 | |
| Ojaroudi et al. | UWB small slot antenna with WLAN frequency band‐stop function | |
| CN207602782U (zh) | 一种水平全向天线 | |
| Peter et al. | A novel technique to improve gain in transparent UWB antennas | |
| CN109037935A (zh) | 毫米波低剖面宽带天线 | |
| Wu et al. | Multi‐mode broadband antenna for 2G/3G/LTE/5G wireless communication | |
| Wu et al. | Novel Yagi-Uda antennas for on-body communication at 60GHz | |
| El Atrash et al. | Gain enhancement of a compact thin flexible reflector‐based asymmetric meander line antenna with low SAR | |
| CN107910655A (zh) | 基于太阳能电池的共形天线及机翼及太阳能飞行器 | |
| CN112993546A (zh) | 电子设备 | |
| CN207183522U (zh) | 太赫兹波段三维渐变介电常数阵列天线结构 | |
| Rahman et al. | Transparent and Flexible V-Shaped Antenna for 5G Wireless Applications | |
| CN105958189B (zh) | 一种小型化宽带天线 | |
| So et al. | Study of MIMO antenna made of transparent conductive ITO films | |
| Zhu et al. | Modified corner‐fed dual‐polarised stacked patch antenna for micro‐base station applications | |
| CN208580845U (zh) | 毫米波低剖面宽带天线 | |
| CN110571520A (zh) | 一种低剖面5g天线辐射单元及天线阵列 | |
| Li et al. | Novel small folded shorted-patch antennas | |
| CN102456941B (zh) | 一种天线结构 | |
| Gonçalves et al. | Electromagnetic energy harvesting using a glass window | |
| Awalludin et al. | Dual-stacked transparent patch antenna using AgHT-8 for wireless application | |
| CN106329094A (zh) | 一种分形微带天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161026 Termination date: 20190408 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |