小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，它由介質(zhì)基板和特殊結(jié)構(gòu)的金屬貼片組成；所述的金屬貼片附著于介質(zhì)基板上；其特征在于：所述的金屬銅貼片由四條電感臂和四條電容臂組成；四條電感臂的一端和四條電容臂的一端在中心處交匯連接，四條電感臂的另一端和四條電容臂的另一端呈放射狀間隔排列，交匯處相鄰的電感臂與電容臂之間夾角為45度。由于本發(fā)明的四條電感臂和四條電容臂呈放射狀間隔排列，交匯處相鄰的電感臂與電容臂之間夾角為45度，具有較大的電感電容量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單層印制電路板工藝即可實(shí)現(xiàn)，平面尺寸小巧便于和無(wú)線通信設(shè)備集成，適用于天線、濾波器等高頻器件電磁特性的改善。
【專利說(shuō)明】小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電磁帶隙結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種防止傳輸特定頻帶范圍內(nèi)信號(hào)的小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]EBG結(jié)構(gòu)具有帶隙特性和同向反射特性，其帶隙特性可抑制微帶貼片天線的表面波。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步，人們希望將電路、有源器件和輻射元件等集成到一塊電路板上，以利于大規(guī)模的生產(chǎn)和降低成本。微帶貼片天線具有易集成特性，使得這種設(shè)計(jì)思路變得可行，然而一般的集成電路襯底采用高介電常數(shù)的材料(如:S1、GaAs和InP)，由于表面波和介質(zhì)波模的損耗，位于這些高介電常數(shù)襯底上的微帶貼片天線的輻射效率很低。在某些情況下，表面波產(chǎn)生的功率損耗占整個(gè)輻射功率的60%以上，這極大地降低了微帶貼片天線的輻射效率。在這種微帶貼片天線設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用EBG材料可以抑制輻射貼片激起的在襯底傳播的表面波和介質(zhì)波模，降低表面波和介質(zhì)波模產(chǎn)生的損耗，增加貼片天線耦合到自由空間的輻射功率，提高天線效率。EBG材料還可以降低表面波在襯底邊緣產(chǎn)生的旁瓣和后瓣電平、增加天線的前后比、改善天線方向圖、提高天線增益。在陣列天線設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用EBG結(jié)構(gòu)可以減少單元之間的互耦，消除陣列天線的掃描盲區(qū)。EBG除了有抑制微帶貼片天線表面波的功能外，還有降低印刷電路板(PrintedCircuit Board: PCB)地彈噪聲(Ground Bounce Noise: GBN)的功能,能解決印制電路板高速設(shè)計(jì)過(guò)程中信號(hào)完整性的問(wèn)題。
[0003]電磁帶隙結(jié)構(gòu)種類很多，其中共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)具有良好的高阻抗表面特性、同相反射特性和抑制表面波特性，受到很多學(xué)者和專業(yè)人員的關(guān)注。隨著通信系統(tǒng)的小型化要求的不斷提升，改善系統(tǒng)電磁特性的電磁帶隙結(jié)構(gòu)的小型化設(shè)計(jì)成為必然，本發(fā)明正是基于上述目的設(shè)計(jì)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種易于生產(chǎn)、加工，生產(chǎn)成本低，電容、電感電容量大的小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，它由介質(zhì)基板和特殊結(jié)構(gòu)的金屬貼片組成；所述的金屬貼片附著于介質(zhì)基板上；所述的金屬銅貼片由四條電感臂和四條電容臂組成；四條電感臂的一端和四條電容臂的一端在中心處交匯連接，四條電感臂的另一端和四條電容臂的另一端呈放射狀間隔排列，交匯處相鄰的電感臂與電容臂之間夾角為45度。
[0006]所述的四條電感臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像，交匯處相鄰的電感臂之間夾角為90度，每條電感臂都是固定寬度的微帶線彎折形成。
[0007]所述的四條電容臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像，交匯處相鄰的電容臂間夾角90度，每條電感臂都是固定寬度的微帶線螺旋繞制形成。[0008]采用上述技術(shù)方案后，由于本發(fā)明特殊電感與電容結(jié)構(gòu)，可使該共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元間產(chǎn)生較大的電感和電容量，降低該電磁帶隙結(jié)構(gòu)的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)小型化。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單層印制電路板工藝即可實(shí)現(xiàn)，平面尺寸小巧便于和無(wú)線通信設(shè)備集成，適用于天線、濾波器等高頻器件電磁特性的改善。本發(fā)明實(shí)施簡(jiǎn)單，工藝成熟，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)成本低廉，其應(yīng)用范圍較廣。
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的俯視圖；
圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖；
圖3是本發(fā)明2X2單元陣列形式圖；
圖4為利用傳輸線法測(cè)試的本發(fā)明2X4單元電磁帶隙傳輸特性曲線；
圖5為2X4單元電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為懸置微帶線法測(cè)試示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1、圖2所示，本發(fā)明是一種小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的是在C波段的電磁帶隙特性。它由金屬銅貼片I和聚四氟乙烯微波介質(zhì)基板2組成。金屬銅貼片I貼合在聚四氟乙烯微波介質(zhì)基板2上表面，其結(jié)構(gòu)可以采用PCB工藝實(shí)現(xiàn)。介質(zhì)基板2厚度1.5mm,為聚四氟乙烯微波介質(zhì)基板,介電常數(shù)4。金屬銅貼片I厚度為0.035mm。
[0012]所述的金屬銅貼片I由四條電感臂11、13、15、17和四條電容臂12、14、16、18組成。四條電感臂11、13、15、17的一端和四條電容臂12、14、16、18的一端在中心處交匯連接，四條電感臂11、13、15、17的另一端和四條電容臂12、14、16、18的另一端呈放射狀間隔排列，即，環(huán)繞交匯點(diǎn)，依序排列電感臂11、電容臂12、電感臂13、電容臂14、電感臂15、電容臂16、電感臂17、電容臂18，交匯處相鄰的電感臂與電容臂之間夾角為45度。
[0013]四條電感臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像。交匯處相鄰的電感臂之間夾角為90度。每條電感臂都是固定寬度的微帶線彎折形成，以獲得更大的電感量。
[0014]四條電容臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像。交匯處相鄰的電容臂間夾角90度。每條電容臂都是固定寬度的微帶線螺旋繞制成的電容的單個(gè)極板，根據(jù)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的周期性，電容的另一極板可由相鄰電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元的一個(gè)電容臂實(shí)現(xiàn)，兩電容臂平行螺旋繞制，可在單位面積內(nèi)獲得更大的電容量，實(shí)現(xiàn)小型化的螺旋電容。為說(shuō)明相鄰單元電磁帶隙結(jié)構(gòu)組成螺旋電容的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可參見(jiàn)圖3。
[0015]如圖3所示，本發(fā)明2X2單元陣列形式，相鄰四單元的電容臂10共同組成了 2組螺旋電容。
[0016]通過(guò)調(diào)試螺旋電容臂的臂寬、電容縫隙間距、折線電感臂寬、電感縫隙間距和匝數(shù)后，可改變等效電容和等效電感，從而將共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙的中心頻率設(shè)置在預(yù)設(shè)的頻點(diǎn)上。圖4為利用懸置微帶線法測(cè)試的2X4單元電磁帶隙傳輸特性曲線，可見(jiàn)在中心頻點(diǎn)5.35GHz的600MHz帶寬內(nèi)有明顯的帶隙特性。其中，圖5為2X4單元電磁帶隙結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為懸置微帶線測(cè)試示意圖，它包括本發(fā)明的2X4單元電磁帶隙結(jié)構(gòu)61，50ohm微帶線62，支撐介質(zhì)63，SMA座64。
[0017]當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明實(shí)施各種相應(yīng)的變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，它由介質(zhì)基板和特殊結(jié)構(gòu)的金屬貼片組成；所述的金屬貼片附著于介質(zhì)基板上；其特征在于:所述的金屬銅貼片由四條電感臂和四條電容臂組成；四條電感臂的一端和四條電容臂的一端在中心處交匯連接，四條電感臂的另一端和四條電容臂的另一端呈放射狀間隔排列，交匯處相鄰的電感臂與電容臂之間夾角為45度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的四條電感臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像，交匯處相鄰的電感臂之間夾角為90度，每條電感臂都是固定寬度的微帶線彎折形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化共面緊湊型電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的四條電容臂結(jié)構(gòu)尺寸相同，但結(jié)構(gòu)上互為鏡像，交匯處相鄰的電容臂間夾角90度，每條電感臂都是固定寬度的微帶線螺旋繞制形成。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK103594766SQ201310584977
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】陳彭, 陳朝陽(yáng), 朱煒 申請(qǐng)人:集美大學(xué)