專利名稱：一種光子晶體貼片天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光子晶體貼片天線。
背景技術(shù)：
光子晶體是指折射率在空間呈周期性分布的結(jié)構(gòu)，電磁波在該晶體內(nèi)部傳輸?shù)奶匦灶?似于電子在半導(dǎo)體晶體中的運動特性，故又稱為光子晶體或電磁晶體。當(dāng)電磁波入射電磁 (光子)晶體時，在某一頻率范圍可以禁止電磁波傳播，該頻率范圍稱為頻率禁帶。1989 年Yablonovitch與Gmitte率先制作了由九層苯乙烯板構(gòu)成的具有8000個"原子"的光子 晶體，并在6.5GHz的微波頻段上觀察到了一個超過2GHz的禁帶，這一特性使得電磁(光 子)晶體已應(yīng)用到微波電路、天線等許多方面，光子晶體結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于多種新型天線稱為 光子晶體天線，由于其體積小、重量輕、低剖面、成本低、易加工、有效展寬天線的帶寬、 改善天線的方向性、大幅度提高天線的輻射效率等優(yōu)點使得它在移動通信、衛(wèi)星通信以及 航空航天等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但光子晶體天線在應(yīng)用中的缺陷是反射光子晶體天線基 底中的能量不足，回波損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光子晶體貼片天線，能大幅度地反射光子晶體的天線基底 中的能量，有效地實現(xiàn)更小的回波損耗和較高增益特性。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是固定在天線基底上的貼片天線連接微帶饋線，激勵源通過 饋電端口經(jīng)微帶饋線給貼片天線饋電，在天線基底正面上縱橫排列間距相等的圓孔，在天 線基底的反面固定矩形金屬框，該矩形金屬框嵌入圓孔外圍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點
本發(fā)明在天線基底的反面矩形金屬框中嵌入圓孔光子晶體結(jié)構(gòu)，也即在貼片天線的基 底介質(zhì)上加入了光子晶體結(jié)構(gòu)，就形成電磁(光子)禁帶，在禁帶頻率范圍內(nèi)的電磁波將 受到束縛，不能向任意方向傳播，利用光子晶體的禁帶效應(yīng)，可抑制沿基底底板介質(zhì)傳播 的表面波，因此，將減少天線基底對電磁波的吸收，能大幅度地反射光子晶體的天線基底 中的能量，增加電磁波向自由空間的反射能量，有效減少了天線的回波損耗，增加了天線 增益，使它在移動通信、衛(wèi)星通信以及航空航天等眾多領(lǐng)域發(fā)揮它的作用。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是本發(fā)明基底光子晶體貼片天線正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明基底光子晶體貼片天線反面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例1中的回波損耗SU隨頻率變化分布示意圖。
具體實施例方式
如圖1、 2所示，光子晶體貼片天線由光子晶體區(qū)和貼片天線區(qū)組成，貼片天線區(qū)包 括固定在天線基底1上的貼片天線3，天線基底1的長度為50 360mm、寬度為50 360mm、 厚度為4 10ram。貼片天線3的一端連接微帶饋線4，另一端為饋電端口 5。貼片天線3 與微帶饋線4，激勵源通過饋電端口 5經(jīng)微帶饋線4給貼片天線3饋電。光子晶體區(qū)為在 天線基底1正面上縱橫排列且間距相等的圓孔2以形成光子晶體結(jié)構(gòu)，圓孔2直徑為16 32 mm，兩圓孔圓心間距為20 3。圓孔2內(nèi)為空氣介質(zhì)，天線基底1介質(zhì)的相對介電常 數(shù)為2. 2 10. 2。在天線基底1的反面固定矩形金屬框6，矩形金屬框6的長、寬度為20 80mm，將該矩形金屬框6嵌入圓孔2外圍，形成嵌入型圓孔光子晶體結(jié)構(gòu)。
下面結(jié)合3個實施例說明本發(fā)明。 實施例1
如圖1、 2，將天線基底1的長度設(shè)為200mm、寬度為100mm、厚度為8mm，在天線基 底1正面上鉆出縱橫排列且直徑為20mm的圓孔2形成光子晶體結(jié)構(gòu)，圓孔2圓心之間的 間距均為30ram。在天線基底1反面邊緣加上長度為70mm，寬度為20mm的矩形金屬框6，將 該矩形金屬框6中嵌入光子晶體結(jié)構(gòu)，天線基底1介質(zhì)的相對介電常數(shù)為6 (聚四氟乙烯 材料)，在介質(zhì)層上方加入26X16咖的貼片天線3，激勵源采通過寬度為4. 7 mm的微帶 饋線4在饋電端口 5給貼片天線3饋電，如圖3所示，得到回波損耗S11特性，在頻率 3. 16GHZ處最小回波損耗Sll約為-41dB。 實施例2
如圖1、 2，將天線基底1的長度設(shè)為300mm、寬度為50mm、厚度為IO咖，在天線基 底1正面上鉆出縱橫排列且直徑為32mm的圓孔2形成光子晶體結(jié)構(gòu)，圓孔2圓心之間的 間距均為40mm。在天線基底1反面邊緣加上長度為80mm，寬度為50mm的矩形金屬框6,將 該矩形金屬框6中嵌入光子晶體結(jié)構(gòu)，天線基底1介質(zhì)的相對介電常數(shù)為10.2 (聚四氟 乙烯材料)，在介質(zhì)層上方加入26X16mm的貼片天線3，激勵源采通過寬度為4. 7mm的微 帶饋線4在饋電端口 5給貼片天線3饋電，如圖3所示，得到回波損耗Sll特性，在頻 率3.16GHZ處最小回波損耗Sll約為-41dB。 實施例3
如圖1、 2，將天線基底1的長度設(shè)為52mm、寬度為50鵬、厚度為4mm，在天線基底 1正面上鉆出縱橫排列且直徑為16mra的圓孔2形成光子晶體結(jié)構(gòu)，圓孔2圓心之間的間
距均為20mm。在天線基底1反面邊緣加上長度為30mm，寬度為26mm的矩形金屬框6,將 該矩形金屬框6中嵌入光子晶體結(jié)構(gòu)，天線基底1介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.2 (聚四氟乙 烯材料)，在介質(zhì)層上方加入26X16mra的貼片天線3，激勵源采通過寬度為4. 7mm的微帶 饋線4在饋電端口 5給貼片天線3饋電，如圖3所示，得到回波損耗S11特性，在頻率 3.16GHZ處最小回波損耗Sll約為-41dB。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體貼片天線，固定在天線基底(1)上的貼片天線(3)連接微帶饋線(4)，激勵源通過饋電端口(5)經(jīng)微帶饋線(4)給貼片天線(3)饋電，其特征是在天線基底(1)正面上縱橫排列間距相等的圓孔(2)，在天線基底(1)的反面固定矩形金屬框(6)，該矩形金屬框(6)嵌入圓孔(2)外圍。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種光子晶體貼片天線，其特征是圓孔(2)內(nèi)為空氣介質(zhì)， 天線基底(1)介質(zhì)的相對介電常數(shù)為2.2 10.2;天線基底(1)的長度為50 360mm、 寬度為50 360咖、厚度為4 10mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體貼片天線，其特征是圓孔(2)直徑為16 32 mm， 兩圓孔圓心間距為20 40mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體貼片天線，其特征是矩形金屬框(6)的長、寬 為10 60mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光子晶體貼片天線，固定在天線基底上的貼片天線連接微帶饋線，激勵源通過饋電端口經(jīng)微帶饋線給貼片天線饋電，在天線基底正面上縱橫排列間距相等的圓孔，在天線基底的反面固定矩形金屬框，該矩形金屬框嵌入圓孔外圍。本發(fā)明在貼片天線的基底介質(zhì)上加入了光子晶體結(jié)構(gòu)形成光子禁帶，在禁帶頻率范圍內(nèi)的電磁波將受到束縛，不能向任意方向傳播，利用光子晶體的禁帶效應(yīng)，可抑制沿基底底板介質(zhì)傳播的表面波，減少天線基底對電磁波的吸收，大幅度地反射光子晶體的天線基底中的能量，增加電磁波向自由空間的反射能量，有效減少了天線的回波損耗，增加了天線增益，使它在移動通信、衛(wèi)星通信以及航空航天等眾多領(lǐng)域發(fā)揮它的作用。
文檔編號H01Q13/08GK101369685SQ200810156928
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者余向潮, 周躍群, 季培來, 沈廷根, 俊 葛, 袁保國 申請人:江蘇大學(xué)