一種電磁帶隙天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電磁帶隙天線，包括基板和第一金屬層和第二金屬層，所述基板在第一金屬層和第二金屬層之間，所述第一金屬層包括至少兩個金屬塊，相鄰的金屬塊之間存在間隙，每個金屬塊通過對應(yīng)的金屬柱與第二金屬層連接，每個金屬柱貫穿所述基板。由于本電磁帶隙天線采用了上述的方案，在F、A和D頻段上表現(xiàn)出較好的寬頻效果，尤其在D頻段，本電磁帶隙天線的增益增幅明顯比現(xiàn)有的偶極子裸天線高。另外，本電磁帶隙天線可以有效抑制天線反射板的爬波，可以有效降低天線間的偶合，提高極化隔離度，優(yōu)化了天線的前后比，適用范圍廣。
【專利說明】一種電磁帶隙天線
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本實用新型涉及天線領(lǐng)域，具體涉及一種電磁帶隙天線。
【【背景技術(shù)】】
[0002]電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)是一種新型的人工電磁材料，已經(jīng)在微波領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用，用以實現(xiàn)高性能天線及微波器件。電磁帶隙EBG (Electromagnetic Band-Gap)結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用于微波頻段的PBG(Photonic Band-Gap)或稱光子晶體(Photonic Crystal)結(jié)構(gòu)，其概念來源于固體物理學(xué)中的“原子晶體”。電子與光子都具有波動一粒子的二重性，它們分別滿足薛定諤方程和麥克斯韋方程組。由于電磁波與光子的同源性(都服從麥克斯韋方程組)，因此同樣能在微波頻段實現(xiàn)帶阻特性，而這種周期性結(jié)構(gòu)也就被稱為電磁帶隙(Electromagnetic Band-Gap,簡稱EBG)結(jié)構(gòu)。它是一種復(fù)合材料，在一種背景材料中周期性地排列著由其它材料構(gòu)成的具有一定形狀的單元(稱內(nèi)嵌單元)。適當(dāng)選擇背景和內(nèi)嵌單元的材料參數(shù)、內(nèi)嵌單元的形狀和結(jié)構(gòu)周期的形式，可使電磁帶隙結(jié)構(gòu)對一定頻率范圍內(nèi)任意角度、任意極化的電磁波的傳播呈現(xiàn)帶阻特性。
[0003]EBG結(jié)構(gòu)根據(jù)構(gòu)成材料的不同分為介質(zhì)EBG、金屬EBG和金屬介質(zhì)混合型EBG結(jié)構(gòu)。其中金屬EBG結(jié)構(gòu)主要用于微帶傳輸線，構(gòu)成帶阻濾波器；或用于微帶貼片天線，防止表面波的激勵，減小天線陣列間的偶合，提高隔離度，從而提高天線增益。
[0004]目前無線電通信頻段中，F(xiàn)頻段(1880-1900MHZ)覆蓋LTE信號，A頻段(2010-2025MHZ)覆蓋TD-S信號，D頻段(2500_2690MHz)于2012年10月份規(guī)劃給移動用于LTE信號覆蓋。現(xiàn)有的電磁帶隙天線在這些頻段內(nèi)的濾波效果并不是太好。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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`[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種電磁帶隙天線，使其具有較好的寬頻效果，在F、A和D頻段具有較高的增益，并有效降低天線間的耦合。
[0006]—種電磁帶隙天線，包括基板和第一金屬層和第二金屬層，所述基板在第一金屬層和第二金屬層之間，所述第一金屬層包括至少兩個金屬塊，相鄰的金屬塊之間存在間隙，每個金屬塊通過對應(yīng)的金屬柱與第二金屬層連接，每個金屬柱貫穿所述基板。
[0007]所述電磁帶隙天線是適用于F頻段、A頻段和D頻段的電磁帶隙天線。
[0008]每個金屬塊均相同，每個金屬柱均相同。
[0009]在較佳實施例中，所述金屬塊呈正方形，所述正方形的邊長介于10.29mm至19.1lmm 之間。
[0010]在較佳實施例中，相鄰金屬塊之間的間距相同且介于1.68mm至3.12mm之間。
[0011]在較佳實施例中，所述金屬塊的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之間。
[0012]在較佳實施例中，所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm之間。
[0013]在較佳實施例中，所述金屬柱呈圓柱形，所述圓柱的半徑介于0.42mm至0.78mm之間。[0014]在較佳實施例中，所述金屬塊呈正方形，所述正方形的邊長介于10.29mm至19.1lmm之間；所述金屬塊的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之間；相鄰金屬塊之間的間距介于1.68mm至3.12mm之間；所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm之間；所述金屬柱呈圓柱形，所述圓柱的半徑介于0.42mm至0.78mm之間。
[0015]由于本電磁帶隙天線采用了上述的方案，在F、A和D頻段上表現(xiàn)出較好的寬頻效果，尤其在D頻段，本電磁帶隙天線的增益增幅明顯比現(xiàn)有的偶極子裸天線高；另外，本電磁帶隙天線可以有效抑制天線反射板的爬波，可以有效降低天線間的偶合，提高極化隔離度，優(yōu)化了天線的前后比，適用范圍廣。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016]圖1是本實用新型一種實施例的電磁帶隙天線的俯視示意圖；
[0017]圖2是圖1的電磁帶隙天線的剖面示意圖；
[0018]圖3是本電磁帶隙天線和偶極子裸天線的頻率-增益曲線圖；
[0019]圖4是本電磁帶隙天線方向圖和偶極子裸天線的天線方向圖；
[0020]圖5是本電磁帶隙天線方向圖和偶極子裸天線在D頻段的頻率-增益曲線圖。
【【具體實施方式】】
[0021]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施例作進一步詳細說明。
[0022]如圖1和2所示，一種電磁帶隙天線，包括基板2、第一金屬層3和第二金屬層1，基板2在第一金屬層3和第二金屬層I之間，第一金屬層3和第二金屬層I分別設(shè)置在基板2的上表面和下表面上,第一金屬層 3包括至少兩個金屬塊,如圖2所不的第一金屬塊31和第二金屬塊32，金屬塊之間存在間隙g，每個金屬塊通過對應(yīng)的金屬柱與第二金屬層I連接，每個金屬柱(包括第一金屬柱41和第二金屬柱42)貫穿基板2，如圖2所示，第一金屬塊31和第二金屬塊32分別通過第一金屬柱41和第二金屬柱42與第二金屬層I連接。
[0023]每個金屬塊都是相同的，每個金屬柱也是相同的，金屬塊和第一金屬層I可以采用金屬銅，基板可以采用F4b (聚四氟乙烯)。
[0024]為了使得整個電磁帶隙天線在F、A和D頻段具有較好的增益等效果，金屬塊最好呈正方形，正方形的邊長w介于10.29mm至19.1lmm之間，本實施例中正方形的邊長是14.7臟，相鄰金屬塊之間的間距g都相同，介于1.68mm至3.12mm之間，本實施例中間距是
2.4mm ;金屬塊的厚度介于0.0126mm至0.0234mm之間，本實施例中厚度為0.018mm ;基板2的厚度介于3.15mm至5.85mm之間,本實施例中厚度為4.5mm ;第一金屬柱41呈圓柱形，圓柱的半徑介于0.42mm至0.78mm之間，本實施例中半徑為0.6mm。
[0025]將按照上述參數(shù)制作得到的電磁帶隙天線與偶極子裸天線進行仿真對比，得到如圖3至5的仿真結(jié)果。
[0026]如圖3所示的頻率-增益曲線圖，曲線LI和曲線Ml分別表示本電磁帶隙天線的增益曲線圖和偶極子裸天線的增益曲線圖，由圖中可以看出兩者相比之下，本電磁帶隙天線的增益在大約2.325至3GHz明顯較大，最大之處本電磁帶隙天線的增益高出約2.5dB，并且增加了帶寬。
[0027]如圖4所示在2.69GHz處的天線方向圖，曲線L2和曲線M2分別表示本電磁帶隙天線方向圖和偶極子裸天線的天線方向圖，從圖中可以看出，本電磁帶隙天線方向圖的前后比明顯提高，而且增益提高約1.5dB。
[0028]如圖5所示，在D頻段處的頻率-增益圖，曲線L3和曲線M3分別表示本電磁帶隙天線的增益曲線圖和偶極子裸天線的增益曲線圖，在D頻段中的高頻點(2500MHz-2690MHz)平均提升約 1.3dB。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁帶隙天線，包括基板和第一金屬層和第二金屬層，所述基板在第一金屬層和第二金屬層之間，其特征是:所述第一金屬層包括至少兩個金屬塊，相鄰的金屬塊之間存在間隙，每個金屬塊通過對應(yīng)的金屬柱與第二金屬層連接，每個金屬柱貫穿所述基板。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁帶隙天線，其特征是:所述電磁帶隙天線是F頻段、A頻段和D頻段的電磁帶隙天線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電磁帶隙天線，其特征是:所述金屬塊呈正方形，所述正方形的邊長介于10.29mm至19.1lmm之間。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁帶隙天線,其特征是:所述正方形的邊長是14.7_。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電磁帶隙天線，其特征是:相鄰金屬塊之間的間距相同且介于1.68mm至3.1 2mm之間。
6.如權(quán)利要求5所述的電磁帶隙天線，其特征是:相鄰金屬塊之間的間距是2.4mm。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電磁帶隙天線，其特征是:所述金屬塊的厚度介于0.01 26mm 至 0.0234mm 之間。
8.如權(quán)利要求7所述的電磁帶隙天線，其特征是:所述金屬塊的厚度為0.018mm。
9.如權(quán)利要求1或2所述的電磁帶隙天線,其特征是:所述基板的厚度介于3.15mm至5.85mm 之間。
10.如權(quán)利要求1或2所述的電磁帶隙天線，其特征是:所述金屬柱呈圓柱形，所述圓柱的半徑介于0.42mm至0.78mm之間。
【文檔編號】H01Q13/08GK203386891SQ201320384018
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司