CN207967290U - 菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，包括基板，基板的背面贴覆有天线接地板，基板的正面贴覆有复合辐射贴片，所述复合辐射贴片由多个菱形光子晶体小天线排列组成，所述菱形光子晶体小天线中部开设有矩形孔，所述菱形光子晶体小天线的矩形孔中填充有石墨烯导电胶水。本实用新型天线工作频带覆盖范围广，具有优异的宽频带工作特性，辐射强度大且很稳定可靠，在0.801～13.952 GHz的频带范围内，天线回波损耗值都小于‑40 dB，且波动较小，这保证了天线在各个工作频段都能稳定可靠的收发无线通信信号；天线使用了极其坚固的六边形阵列结构，具有很高的机械强度，抗破坏性强。

Description

菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线

技术领域

本实用新型涉及一种菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线。

背景技术

目前，正在使用中的无线通信系统主要有移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统。这四种无线通信系统的工作频段相近，都工作在微波频段，其中第二代移动通信频段为GSM制式 0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785GHz、1.805～1.880 GHz频段；第三代移动通信频段为TD-SCDMA制式1.880～1.920 GHz、2.010～2.025 GHz、2.300～2.400 GHz频段和WCDMA制式 1.920～1.980 GHz、2.110～2.170 GHz频段；第四代移动通信频段为TD-LTE制式 2.570～2.620 GHz频段；第五代移动通信三个候选频段为3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990 GHz。射频识别系统三个主要的工作频段为0.902～0.928 GHz、2.400～2.4835 GHz、5.725～5.875 GHz。超宽带系统的工作频段为3.100～10.600 GHz。移动数字电视系统工作频段为11.700～12.200 GHz。

如今的多网合一技术要求无线通信天线具有超宽频带覆盖能力，能够同时覆盖上述所有通信频段，实现对移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统的兼容，并能够满足辐射强度较大，在工作频带内辐射性能稳定可靠的性能要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种工作频带覆盖范围广，辐射强度大菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线。

本实用新型采用以下方案实现：一种菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，包括基板，基板的背面贴覆有天线接地板，基板的正面贴覆有复合辐射贴片，所述复合辐射贴片由多个菱形光子晶体小天线排列组成，所述菱形光子晶体小天线中部开设有矩形孔，所述菱形光子晶体小天线的矩形孔中填充有石墨烯导电胶水。

进一步的，所述复合辐射贴片由七个正六边形结构的复合天线组成，其中一个复合天线位于中间，其余六个复合天线分布在中间复合天线的周部，每个复合天线由三个菱形光子晶体小天线组成，复合天线的边长与菱形光子晶体小天线的边长一致。

进一步的，所述菱形光子晶体小天线的四条边长度均为8.0 mm±0.1 mm，菱形光子晶体小天线的两个锐角为60°，两个钝角为120°；矩形孔的长、宽分别为菱形两条对角线长度的一半。

进一步的，所述基板为低损耗微波陶瓷基板，其相对介电常数为50~60，所述基板的形状为矩形，尺寸为40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

进一步的，所述天线接地板为全金属接地板，复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。

进一步的，所述天线接地板和复合辐射贴片的金属部分的材质为铜、银、金或铝。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线工作频带覆盖范围广，具有优异的宽频带工作特性，辐射强度大且很稳定可靠，在0.801～13.952 GHz的频带范围内，天线回波损耗值都小于-40 dB，且波动较小，这保证了天线在各个工作频段都能稳定可靠的收发无线通信信号；天线使用了极其坚固的六边形阵列结构，具有很高的机械强度，抗破坏性强；天线辐射贴片的一半面积中使用了石墨烯导电胶水，减少了金属的使用量，天线的抗腐蚀性得到增强。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例构造正视图；

图2是本实用新型实施例中复合辐射贴片构造示意图；

图3是本实用新型实施例中复合天线构造示意图；

图4是本实用新型实施例中菱形光子晶体小天线构造示意图；

图中标号说明：100-基板、200-复合辐射贴片、210-复合天线、211-菱形光子晶体小天线、212-石墨烯导电胶水。

具体实施方式

如图1~4所示，一种菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，包括基板100，基板100的背面贴覆有天线接地板，基板的正面贴覆有复合辐射贴片200，所述复合辐射贴片200由多个菱形光子晶体小天线排列组成，所述菱形光子晶体小天线211中部开设有矩形孔，所述菱形光子晶体小天线的矩形孔中填充有石墨烯导电胶水212，菱形光子晶体小天线的四角为四个三角形金属导电区域。

石墨烯是由碳原子组成的单层石墨，具有优异的导热性能和导电性能，石墨烯具有很高的电子迁移率，能够容纳强度很高的射频电流，光子晶体是由一种介质材料周期性的分布在另一种介质材料中形成的，其最典型的性能是会形成光子带隙。石墨烯导电胶水周期性的分布在金属材料中，组成光子晶体结构，其产生的光子带隙会部分阻碍电磁波的传播，降低天线在带隙频段内的辐射强度，使天线辐射分散到邻近的频段，从而增大天线的工作带宽，菱形光子晶体结构用于天线设计时，具有良好的宽频带工作特性。

该菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线能够同时覆盖移动通信频段、射频识别频段、超宽带通信频段、移动数字电视频段，是一款多频段兼容的多网合一天线。

在本实施例中，所述复合辐射贴片200由七个正六边形结构的复合天线210组成，其中一个复合天线210位于中间，其余六个复合天线210分布在中间复合天线的周部，每个复合天线210由三个菱形光子晶体小天线211组成，复合天线的边长与菱形光子晶体小天线的边长一致；仿生学是研究生物系统的结构和性质并为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学，它通过研究生物体的结构、功能及工作原理，将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器。六边形阵列结构是模仿自然界中蜂巢结构的仿生结构，其空间利用率高，且极其坚固，具有很高的机械强度和很好的抗破坏性，六边形阵列结构是一种完美对称结构，射频电流在其内部可以均匀分布，保证了天线具有超宽频带工作特性，而且性能稳定可靠。

在本实施例中，所述菱形光子晶体小天线211的四条边长度均为8.0 mm±0.1 mm，菱形光子晶体小天线的两个锐角为60°，两个钝角为120°；矩形孔的长、宽分别为菱形两条对角线长度的一半。

在本实施例中，所述基板100为低损耗微波陶瓷基板，其相对介电常数为50~60，所述基板的形状为矩形，尺寸为40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

在本实施例中，所述天线接地板为全金属接地板，复合辐射贴片200的底部边沿中心设有天线馈电点。

在本实施例中，所述天线接地板和复合辐射贴片的金属部分的材质为铜、银、金或铝。

该款天线的工作频带范围为0.601～14.633 GHz，工作带宽为14.032 GHz，带宽倍频程为24.35，在整个工作频带内天线回波损耗都低于-10 dB，回波损耗最小值为-53.74dB。实测结果显示，该款天线完全覆盖了0.902～0.928 GHz、0.905～0.915 GHz、0.950～0.960 GHz、1.710～1.785 GHz、1.805～1.880 GHz、1.880～1.920 GHz、1.920～1.980GHz、2.010～2.025 GHz、2.110～2.170 GHz、2.300～2.400 GHz、2.400～2.4835 GHz、2.570～2.620 GHz、3.300～3.400 GHz、4.400～4.500 GHz、4.800～4.990 GHz、5.725～5.875 GHz、3.100～10.600 GHz、11.700～12.200 GHz等第二代至第五代移动通信所有制式所有工作频段、射频识别系统工作频段、超宽带系统工作频段、移动数字电视系统工作频段，辐射强度较大，在工作频带内辐射性能稳定可靠，该款天线有广阔的应用前景。

与用于移动通信系统、射频识别系统、超宽带通信系统、移动数字电视系统的常规天线比较，该款天线具有突出的优点和显著的效果：具有优异的宽频带工作特性；该款天线辐射强度大且很稳定，在0.801～13.952 GHz的频带范围内，天线回波损耗值都小于-40dB，且波动较小，这保证了天线在各个工作频段都能稳定可靠的收发无线通信信号；天线使用了极其坚固的六边形阵列结构，具有很高的机械强度，抗破坏性强；天线辐射贴片的一半面积中使用了石墨烯导电胶水，减少了金属的使用量，天线的抗腐蚀性得到增强。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：包括基板，基板的背面贴覆有天线接地板，基板的正面贴覆有复合辐射贴片，所述复合辐射贴片由多个菱形光子晶体小天线排列组成，所述菱形光子晶体小天线中部开设有矩形孔，所述菱形光子晶体小天线的矩形孔中填充有石墨烯导电胶水。

2.根据权利要求1所述的菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述复合辐射贴片由七个正六边形结构的复合天线组成，其中一个复合天线位于中间，其余六个复合天线分布在中间复合天线的周部，每个复合天线由三个菱形光子晶体小天线组成，复合天线的边长与菱形光子晶体小天线的边长一致。

3.根据权利要求2所述的菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述菱形光子晶体小天线的四条边长度均为8.0 mm±0.1 mm，菱形光子晶体小天线的两个锐角为60°，两个钝角为120°；矩形孔的长、宽分别为菱形两条对角线长度的一半。

4.根据权利要求1所述的菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述基板为低损耗微波陶瓷基板，其相对介电常数为50~60，所述基板的形状为矩形，尺寸为40 mm±0.1 mm×41.6 mm±0.1 mm，厚度为1 mm±0.1 mm。

5.根据权利要求1所述的菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线接地板为全金属接地板，复合辐射贴片的底部边沿中心设有天线馈电点。

6.根据权利要求5所述的菱形光子晶体阵列复合超宽频带天线，其特征在于：所述天线接地板和复合辐射贴片的金属部分的材质为铜、银、金或铝。