一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在天線領(lǐng)域應(yīng)用的小型化電磁帶隙結(jié)構(gòu)，特別涉及一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，天線在各種設(shè)備中的應(yīng)用也更加廣泛。為了適應(yīng)現(xiàn)代通訊設(shè)備的集成度高的需求，天線的研發(fā)也向小型化邁進(jìn)，同時(shí)對(duì)天線的性能要求也越來(lái)越高。其中陣列天線不僅實(shí)現(xiàn)了小型化，而且極大地提高了天線的方向性和增益。但是在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，天線的陣列單元不斷地靠近，會(huì)導(dǎo)致互耦更加嚴(yán)重，即一個(gè)天線上的電流會(huì)在另一天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響天線陣列的增益、方向圖等性能，使天線陣列的一個(gè)或多個(gè)單元無(wú)法正常工作。因此，我們需要通過(guò)各種方式抑制天線陣列中各天線單元間的互耦。電磁帶隙結(jié)構(gòu)能阻止特定頻段的電磁波傳播，達(dá)到抑制陣列天線單元之間的互耦目標(biāo)。
[0003]根據(jù)檢索發(fā)現(xiàn)，針對(duì)互耦抑制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已開(kāi)展了相關(guān)的研究，已經(jīng)提出的互耦抑制結(jié)構(gòu)涵蓋多種形狀。其中最常見(jiàn)的互耦抑制結(jié)構(gòu)是蘑菇型結(jié)構(gòu)，但是結(jié)構(gòu)單元較大;為了縮小單元結(jié)構(gòu)尺寸，很多更緊湊的結(jié)構(gòu)被提出，比如Alexander Stark提出的小型結(jié)構(gòu)更容易實(shí)現(xiàn)陣列的密集化，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工難度大;唐萬(wàn)春等提出了一種C型凹槽平面電磁帶隙結(jié)構(gòu)，有效抑制同步開(kāi)關(guān)噪聲并減少去耦電容的使用;張道亮等設(shè)計(jì)的一種小型多頻帶電磁帶隙結(jié)構(gòu)，通過(guò)刻蝕四個(gè)中心對(duì)稱的F形槽，延長(zhǎng)等效電流路徑的同時(shí)形成多個(gè)諧振回路，實(shí)現(xiàn)了小型化和多頻帶的綜合設(shè)計(jì)。本發(fā)明采用阿基米德螺旋槽線和費(fèi)馬槽線的組合槽線，電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元也非正方形，相對(duì)傳統(tǒng)電磁帶隙結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的自由度更大，應(yīng)用更加靈活，小型化程度也更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)使得四元圓極化天線陣之間的互耦降低，改善天線陣性能。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣，包括費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)和四元圓極化天線陣，其中:
[0006]所述的費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括金屬貼片、電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板、金屬地板、金屬化過(guò)孔、圓形通孔和方形通孔，電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板具有平行的第一表面和第二表面，第一表面為周期性排列的金屬貼片，第二表面為金屬地板；
[0007]所述的四元圓極化天線陣包括輻射貼片、天線介質(zhì)基板、金屬地板、金屬化過(guò)孔和圓形通孔，天線介質(zhì)基板具有平行的第一表面和第二表面，第一表面為輻射貼片，第二表面為金屬地板。
[0008]其中，電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元為雙金屬化過(guò)孔結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)寬比為3:1，單元間距相等。
[0009]其中，電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板的第一表面為周期性排列的矩形金屬貼片沿長(zhǎng)邊可分為三部分，依次記為第1子單元、第2子單元和第3子單元，第1子單元與第3子單元中心有金屬化過(guò)孔，且?guī)в邢嗤?shù)和相同旋向的阿基米德螺旋槽線，阿基米德螺旋槽線起點(diǎn)分別位于金屬化過(guò)孔內(nèi)側(cè)。費(fèi)馬槽線位于第2子單元，槽線兩端將第1子單元和第3子單元的阿基米德螺旋槽線末端相連接。第1子單元的阿基米德螺旋槽線、第2子單元的費(fèi)馬槽線與第3子單元的阿基米德螺旋槽線三條槽線相連通。
[0010]其中，所述的方形通孔位于電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板的四個(gè)角，每個(gè)方形通孔四角周圍排布有四個(gè)圓形通孔。
[0011]其中，輻射貼片為正方形，通過(guò)貼片對(duì)角切角實(shí)現(xiàn)圓極化，采用同軸線饋電，同軸線內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)金屬化過(guò)孔與輻射貼片相焊接，同軸線外導(dǎo)體與天線介質(zhì)基板第二表面的金屬地板相焊接，四個(gè)圓極化天線單元位于費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的四角，且依次旋轉(zhuǎn)90度，天線單元的饋電同軸線通過(guò)電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板的方形通孔，依次穿過(guò)電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板第一表面和第二表面。
[0012]其中，圓極化天線單元四角有四個(gè)圓形通孔，與費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的四個(gè)方形通孔周圍的四個(gè)圓形通孔直徑和孔間距相同，用于將圓極化天線固定在電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板的第一表面上。
[0013]本發(fā)明的原理在于:
[0014]一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣，包括:費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)和四元圓極化天線陣，其結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)如下:
[0015]所述的費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括:金屬貼片、電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板、金屬地板、金屬化過(guò)孔、圓形通孔和方形通孔。電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板具有平行的第一表面和第二表面，第一表面為周期性排列的金屬貼片，第二表面為金屬地板。費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)寬比為3:1，單元間距相等;介質(zhì)基板的第一表面為周期性排列的矩形金屬貼片，且金屬貼片間距相等。費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的四個(gè)方形通孔位于介質(zhì)基板的四個(gè)角，每個(gè)方形通孔四角周圍排布四個(gè)圓形通孔，其中方形通孔周圍的四個(gè)圓形通孔的位置與四元圓極化天線陣單元的圓形通孔相配合，用于固定天線陣列。
[0016]周期性排列電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元的矩形金屬貼片沿長(zhǎng)邊可分為三部分，依次記為第1子單元、第2子單元和第3子單元，每部分均為正方形。第1子單元與第3子單元中心均有金屬化過(guò)孔，且?guī)в邢嗤?shù)和相同旋向的阿基米德螺旋槽線，阿基米德螺旋槽線起點(diǎn)分別位于金屬化過(guò)孔內(nèi)側(cè)。費(fèi)馬槽線位于第2子單元，槽線兩端將第1子單元和第3子單元的阿基米德螺旋槽線末端相連接。第1子單元的阿基米德螺旋槽線、第2子單元的費(fèi)馬槽線與第3子單元的阿基米德螺旋槽線三條槽線相連通。所述的四元圓極化天線陣包括:輻射貼片、天線介質(zhì)基板、金屬地板、金屬化過(guò)孔和圓形通孔。天線介質(zhì)基板具有平行的第一表面和第二表面。第一表面為輻射貼片，第二表面為金屬地板。輻射貼片為正方形，通過(guò)貼片對(duì)角切角實(shí)現(xiàn)圓極化，采用同軸線饋電，同軸線內(nèi)導(dǎo)體通過(guò)金屬化過(guò)孔與輻射貼片相焊接，同軸線外導(dǎo)體與天線介質(zhì)基板第二表面金屬地板相焊接。四個(gè)圓極化天線單元位于費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的四角，且依次旋轉(zhuǎn)90度。天線單元的饋電同軸線通過(guò)電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板的方形通孔，依次穿過(guò)電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板第一表面和第二表面。
[0017]本發(fā)明的一種采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣的技術(shù)方案，具有以下有益效果:
[0018](1)、本發(fā)明采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線和雙過(guò)孔結(jié)構(gòu)，增大等效電感，有利于實(shí)現(xiàn)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的小型化和寬帶化，拓展了電磁帶隙結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。
[0019](2)、本發(fā)明將四元圓極化天線陣與費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)相結(jié)合，能夠更加有效地抑制天線單元間互耦。
[0020](3)、本發(fā)明是一種費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣，可供優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)多，設(shè)計(jì)自由度大。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1A為本發(fā)明實(shí)施例的采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣正面俯視圖；
[0022]圖1B為本發(fā)明實(shí)施例的采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣側(cè)視圖；
[0023]圖1C為本發(fā)明實(shí)施例的采用費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣背面俯視圖；
[0024]圖2A為本發(fā)明實(shí)例的費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的單元正面俯視圖；
[0025]圖2B為本發(fā)明實(shí)例的費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的單元側(cè)視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)例的費(fèi)馬-阿基米德螺旋槽線雙過(guò)孔電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低互耦天線陣與傳統(tǒng)四元圓極化天線陣單元間互耦仿真結(jié)果比較。
[0027]圖中附圖標(biāo)記的含義為:
[0028]100:第一表面；
[0029]101:金屬貼片；
[0030]200:第二表面；
[0031]201:金屬地板；
[0032]300:電磁帶隙結(jié)構(gòu)介質(zhì)基板；
[0033]301:電磁帶隙結(jié)構(gòu)圓形通孔；
[0034]302:方形通孔；
[0035]303:電磁帶隙結(jié)構(gòu)金屬化過(guò)孔；
[0036]400:天線單元；
[0037]401:輻射貼片；
[0038]402:天線介質(zhì)基板；
[0039]403:天線的金屬地板；
[0040]404:輻射貼片切角；
[0041]405:天線的圓形通孔；
[0042]406:天線的金屬化過(guò)孔；
[0043]500:電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元；
[0044]501:電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元的第1子單元；
[0045]502:電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元的第2子單元；
[0046]503:電磁帶隙結(jié)構(gòu)單元的第3子單元；
[0047]601:第1子單元的阿基米德螺旋槽線；
[0048]602:費(fèi)馬槽線；
[0049]6