專利名稱：高介微波復(fù)合功能材料天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高介微波復(fù)合功能材料天線。
背景技術(shù)：
通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)通信器件的小型化、集成度的要求日益提高。具有高介電常數(shù)，高熱穩(wěn)定性、低損耗的微波陶瓷材料因可滿足通信元器件小型化與集成度的要求，在各種通信元器件中的應(yīng)用越來(lái)越廣。電磁禁帶結(jié)構(gòu)材料(Electromagnetic Bandgap，(EBG))，又稱光子禁帶材料(Phototic Bandgap，PBG)或光子晶體，是二十世紀(jì)八十年代末提出的新概念與新材料，它是由不同介電常數(shù)的材料通過(guò)周期性排列或在常規(guī)介電材料中引入人工周期性結(jié)構(gòu)而形成的新型的復(fù)合功能材料。由于周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)的存在使電磁波在某一特定的頻率禁帶內(nèi)不能傳播。在高介微波陶瓷材料中引入光子晶體技術(shù)，在保證元器件小型化與集成度要求的同時(shí)，可大大改善高介材料微波元件所存在的效率與帶寬方面的不足，全面提升產(chǎn)品的質(zhì)量。如對(duì)天線而言，可大大提高其增益，輻射效率與帶寬；對(duì)濾波器而言可提高其帶寬與頻響特性；對(duì)諧振器而言，可提高其Q值(品質(zhì)因子)。總之，我們采用高介微波陶瓷材料與光子晶體技術(shù)開(kāi)發(fā)的這種新型高介復(fù)合功能材料，在對(duì)產(chǎn)品小型化、集成度、通信帶寬與增益等要求日益提高的現(xiàn)代通信技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用前景。
組分為Sr1-xBaxTiO3(X＝0.05～0.95)的高介微波陶瓷材料是一普通的鐵電材料，它可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)陶瓷制備工藝制備。其相對(duì)介電常數(shù)為200～1200，損耗角tanδ＝10-2～10-3。而且其介電常數(shù)的值可通過(guò)調(diào)節(jié)鍶鋇比的值X而大幅度改變，這種材料高介、低損耗的這一特點(diǎn)使其在移相器，變?nèi)萜鞯任⒉ㄔ骷幸勋@得廣泛應(yīng)用。但對(duì)天線應(yīng)用而言，隨著介電常數(shù)的提高，表面波損耗不斷增大，天線的輻射效率也越來(lái)越差，而且?guī)捯脖容^窄，因此這種材料在天線中難以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高介微波復(fù)合功能材料天線，利用周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)能夠使電磁波在某一特定的頻率禁帶內(nèi)不能傳播的特性，使得高介微波復(fù)合功能材料能夠充分發(fā)揮其高介電性能。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，
一種高介微波復(fù)合功能材料天線，所述高介微波復(fù)合功能材料采用組分為Sr1-xBaxTiO3(X＝0.05～0.95)的高介微波陶瓷材料，在其表面設(shè)有周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)，這種帶周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)的高介微波復(fù)合功能材料既可用作各種天線的基板材料，同時(shí)也可作天線的輻射介質(zhì)使用。
本發(fā)明中，陶瓷表面的周期性電磁禁帶結(jié)構(gòu)可以采用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝制備或化學(xué)電鍍方法制備。金屬可選用銅，銀，鋁，金等。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部互相垂直的兩彎曲導(dǎo)線和被所述導(dǎo)線分隔開(kāi)的四個(gè)導(dǎo)電塊組成，所述導(dǎo)線和導(dǎo)電塊在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的空白條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形空白帶，每一所述空白帶的兩端分別與兩所述空白條的中部連通，所述單胞結(jié)構(gòu)除空白條與空白帶之外的部分為導(dǎo)電塊。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的導(dǎo)電條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形導(dǎo)電帶，每一所述導(dǎo)電帶的兩端分別與兩所述導(dǎo)電條的中部連通。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和被所述三條導(dǎo)線分隔開(kāi)的六個(gè)導(dǎo)電塊組成，所述導(dǎo)線和導(dǎo)電塊在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和設(shè)置于所述單胞三組平行對(duì)邊邊緣的六個(gè)導(dǎo)電條組成，所述三條導(dǎo)線在單胞中部互聯(lián)，每一所述導(dǎo)線的兩端為別與所述導(dǎo)電條的中部相聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
本發(fā)明不但解決了Sr1-xBaxTiO3(X＝0.05～0.95)不能運(yùn)用于天線中的技術(shù)問(wèn)題，而且通過(guò)與周期性電磁禁帶結(jié)構(gòu)結(jié)合制造的天線，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，確保有較高的幅射效率與增益。在GPS(頻率f＝1.575GHz)，2G PCS(頻率f＝1.8GHz)，3G PCS(頻率f＝1.7～2.1GHz)、802.11藍(lán)牙通信(頻率f＝2.4～2.5GHz)以及802.16WIMAX(頻率f＝3.4～3.53GHz)等無(wú)線通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一天線結(jié)構(gòu)示意2為圖1實(shí)施例一電磁帶隙結(jié)構(gòu)一個(gè)半單胞結(jié)構(gòu)示意3為實(shí)施例二電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意4為實(shí)施例三電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意5為實(shí)施例四電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意6為實(shí)施例四電磁帶隙結(jié)構(gòu)單胞示意7為實(shí)施例五電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意8為實(shí)施例五電磁帶隙結(jié)構(gòu)單胞示意9至圖11為天線應(yīng)用頻率圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1所示，一種高介微波復(fù)合功能材料天線，所述高介微波復(fù)合功能材料采用組分為Sr1-xBaxTiO3的高介微波陶瓷材料。以該高介微波陶瓷材料為介質(zhì)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝或化學(xué)電鍍方法在該介質(zhì)表面制備周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)，圖中電磁帶隙結(jié)構(gòu)可采用金屬銅、銀、鋁或金等材質(zhì)。如圖2所示，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)2為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部互相垂直的兩彎曲導(dǎo)線22和被所述導(dǎo)線22分隔開(kāi)的四個(gè)導(dǎo)電塊21組成，所述導(dǎo)線22和導(dǎo)電塊21在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線22互聯(lián)。通過(guò)調(diào)節(jié)圖2中單胞a、b、w、s各幾何尺寸的大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)控復(fù)合功能材料的禁帶頻率及寬度。實(shí)施例二至四調(diào)控復(fù)合功能材料的禁帶頻率及寬度原理相同。因此略去相關(guān)描述，僅標(biāo)示電磁禁帶結(jié)構(gòu)。
圖1中在高介微波陶瓷材料介質(zhì)1表面制備有EBG花樣2，在其背面為金屬地板(圖中未示)，EBG花樣2及金屬地板均采用銅，通過(guò)調(diào)節(jié)圖2單胞中a、b、w、s各幾何尺寸的大小，獲得圖9至圖11的天線材料性能。
圖9中，a＝1500微米，w＝s＝30微米，b＝600微米。此高介微波復(fù)合材料禁帶可滿足GPS(頻率f＝1.575GHz)，2G PCS(頻率f＝1.8GHz)天線應(yīng)用要求。
圖10中，a＝1000微米，w＝s＝25微米，b＝375微米。此高介微波復(fù)合材料禁帶可滿足2G或3G PCS(頻率f＝1.7～2.1GHz)，802.11b藍(lán)牙(頻率f＝2.4～2.5GHz)應(yīng)用要求。
圖11中，a＝800微米，w＝s＝20微米，b＝300微米，此高介微波復(fù)合材料禁帶可滿足802.16WIMAX天線(頻率f＝3.4～3.53GHz)應(yīng)用要求。
實(shí)施例二如圖3所示，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的空白條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形空白帶，每一所述空白帶的兩端分別與兩所述空白條的中部連通，所述單胞結(jié)構(gòu)除空白條與空白帶之外的部分為導(dǎo)電塊。
實(shí)施例三如圖4所示，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的導(dǎo)電條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形導(dǎo)電帶，每一所述導(dǎo)電帶的兩端分別與兩所述導(dǎo)電條的中部連通。
實(shí)施例四如圖5、圖6所示，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和被所述三條導(dǎo)線分隔開(kāi)的六個(gè)導(dǎo)電塊組成，所述導(dǎo)線和導(dǎo)電塊在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
實(shí)施例五如圖7、圖8所示，所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和設(shè)置于所述單胞三組平行對(duì)邊邊緣的六個(gè)導(dǎo)電條組成，所述三條導(dǎo)線在單胞中部互聯(lián)，每一所述導(dǎo)線的兩端為別與所述導(dǎo)電條的中部相聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一種高介微波復(fù)合功能材料天線，它以組分為Sr1-xBaxTiO3的高介微波陶瓷材料為介質(zhì)，在其表面設(shè)有周期性電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其中X等于0.05～0.95。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部互相垂直的兩彎曲導(dǎo)線和被所述導(dǎo)線分隔開(kāi)的四個(gè)導(dǎo)電塊組成，所述導(dǎo)線和導(dǎo)電塊在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的空白條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形空白帶，每一所述空白帶的兩端分別與兩所述空白條的中部連通，所述單胞結(jié)構(gòu)除空白條與空白帶之外的部分為導(dǎo)電塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正方形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞邊緣設(shè)有四條平行于單胞四條邊的導(dǎo)電條，所述單胞中部設(shè)有兩根互相垂直并互聯(lián)的一個(gè)周期的方波形導(dǎo)電帶，每一所述導(dǎo)電帶的兩端分別與兩所述導(dǎo)電條的中部連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和被所述三條導(dǎo)線分隔開(kāi)的六個(gè)導(dǎo)電塊組成，所述導(dǎo)線和導(dǎo)電塊在單胞中部互聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述電磁禁帶結(jié)構(gòu)為多個(gè)正六邊形單胞組成的平面結(jié)構(gòu)，所述單胞由設(shè)置于單胞中部垂直于單胞三組平行對(duì)邊的三條導(dǎo)線和設(shè)置于所述單胞三組平行對(duì)邊邊緣的六個(gè)導(dǎo)電條組成，所述三條導(dǎo)線在單胞中部互聯(lián)，每一所述導(dǎo)線的兩端為別與所述導(dǎo)電條的中部相聯(lián)，相鄰兩個(gè)單胞之間由細(xì)縫分隔并通過(guò)所述導(dǎo)線互聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高介微波復(fù)合功能材料天線，其特征在于所述陶瓷表面的周期性電磁禁帶結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝制備或化學(xué)電鍍方法制備，所述金屬選自銅、銀、鋁或金。
全文摘要
一種高介微波復(fù)合功能材料天線，所述高介微波復(fù)合功能材料采用組分為Sr
文檔編號(hào)H01Q1/38GK1866611SQ20051002596
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者賀連星, 劉曉晗, 殷杰羿, 丁振宇, 資劍, 李毅 申請(qǐng)人:上海聯(lián)能科技有限公司, 上海慧方聯(lián)能通信技術(shù)有限公司, 上海方盛信息科技有限責(zé)任公司