專利名稱：用貼片電感器電容器構(gòu)成的微波人工帶隙材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可用于微波天線和微波濾波器的基板等的材料，尤指微波頻段的高阻抗電磁波表面的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
微波人工帶隙材料，又稱電磁波晶體，具體是指微波頻段的高阻抗電磁波表面，因其具有廣泛的用途而受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。當(dāng)該材料用于微波天線的基板(反射面)，或微波濾波器的基板及微波屏蔽材料等時，具有非常優(yōu)越的性能。目前，制作這種高阻抗電磁波表面，都是采用在金屬板材料上制作具有周期性的圖形構(gòu)成。金屬板可以是單層、雙層或多層。具體是在金屬板上用印刷電路板技術(shù)制造各種具有周期性結(jié)構(gòu)的矩形、正方形、六角形、八角形等圖形，經(jīng)過這樣的制作后，該材料既具有連續(xù)性，又具有周期性的新的印刷電路組成的圖形表面，所以可以不讓微波頻率的某一頻帶通過，使這種表面不支持這種頻率下的表面波傳播，從而使其符合設(shè)計和使用要求的微波頻段的各種不同的要求，而成為具有電磁波的帶阻特性-即具有帶隙特點的能帶結(jié)構(gòu)材料，即高阻抗電磁波表面。但是，由于這種微波人工帶隙材料是單純用印刷電路技術(shù)制作構(gòu)成的，所以這種結(jié)構(gòu)的材料受其圖形尺寸和材料厚度的限制，使帶隙調(diào)節(jié)范圍即實際上能夠調(diào)節(jié)和改變的適用頻率范圍實際上十分有限，要么做得特別大，不但增加成本，而且不能滿足某些場合的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是推出一種能增大帶隙調(diào)節(jié)范圍、縮小體積、滿足各種場合使用要求的微波人工帶隙材料。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用無源的貼片電感器或/和貼片電容器，結(jié)合印刷電路板(PCB)的圖形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成二維的復(fù)合型平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)到本實用新型增大帶隙調(diào)節(jié)范圍、縮小體積的目的。具體結(jié)構(gòu)如下包括采用印刷電路板技術(shù)在介質(zhì)覆銅板上設(shè)計、制作符合使用要求的圖形結(jié)構(gòu)，介質(zhì)覆銅板由銅箔和介質(zhì)構(gòu)成，其特點是在圖形結(jié)構(gòu)的水平縫隙間，通過焊錫和金屬導(dǎo)線將貼片電容器與銅箔焊接牢固，同時在圖形結(jié)構(gòu)的垂直通孔中，通過焊錫將貼片電感器與銅箔也焊接牢固，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
或者在圖形結(jié)構(gòu)的水平縫隙間，只通過焊錫和金屬導(dǎo)線將貼片電容器與銅箔焊接牢固，而圖形結(jié)構(gòu)的垂直通孔中固接有金屬片，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
或者在圖形結(jié)構(gòu)中的垂直通孔內(nèi)，只通過焊錫將貼片電感器與銅箔焊牢，構(gòu)成本實用新型的二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，都能達(dá)到增大帶隙調(diào)節(jié)范圍、縮小體積、擴(kuò)大使用場合的目的。
本實用新型的優(yōu)點是1.由于采用無源的貼片電感器或/和貼片電容器構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合印刷電路板(PCB)的圖形結(jié)構(gòu)，因此本實用新型的微波人工帶隙材料的帶隙調(diào)節(jié)范圍可增大到0.5GHz～10GHz，帶隙深度為20～40dB、面積縮小8～10倍。
2.由于本實用新型的結(jié)構(gòu)是在PCB板上增加貼片電容器和/或電感器，因此具有容易設(shè)計，容易制作和容易調(diào)節(jié)的優(yōu)點。
3.由于本實用新型的制作是采用傳統(tǒng)的焊錫，且介質(zhì)覆銅板的銅箔為焊錫提供了方便，因此具有工藝簡單，質(zhì)量保證的優(yōu)點。


圖1為本實用新型的同時用貼片電感器和貼片電容器的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1的A-A剖視圖圖3為本實用新型的只用貼片電感器的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為圖3的B-B剖視圖圖5為本實用新型的只用貼片電容器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6為圖5的C-C剖視圖附圖中的標(biāo)號說明1-貼片電感器 2-金屬導(dǎo)線 3-貼片電容器 4-垂直通孔5-銅箔 6-焊錫 7-水平縫隙 8-金屬片 9-介質(zhì)具體實施方式
首先請參閱圖1、2、3。本實用新型包括采用印刷電路板技術(shù)，按設(shè)定要求在介質(zhì)覆銅板上設(shè)計制作成的正方形圖形，正方形之間有水平縫隙7，水平縫隙7相交處設(shè)有垂直通孔4。介質(zhì)覆銅板由中間為介質(zhì)9，上下兩邊為銅箔5構(gòu)成。在水平縫隙7間，用焊錫6和金屬導(dǎo)線2，固結(jié)有無源的貼片電容器3。同時，在垂直通孔4內(nèi)用焊錫6固結(jié)有貼片電感器1，構(gòu)成二維的復(fù)合型平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有微波頻段的二維高阻抗電磁波表面—微波人工帶隙材料。
請參閱圖3、4。本實用新型的材料采用印刷電路板技術(shù)在介質(zhì)覆銅板上按設(shè)定要求設(shè)計和制作圖形結(jié)構(gòu)與圖1和2相同。不同處是在制作成的圖形的垂直通孔4內(nèi)，用無源的貼片電感器1，通過焊錫6與銅箔5固接，構(gòu)成本實用新型的具有微波頻段的二維高阻抗電磁波表面。
請參閱圖5和6。本實用新型的材料采用印刷電路板技術(shù)在介質(zhì)覆銅板上按設(shè)定要求設(shè)計和制作圖形結(jié)構(gòu)與圖1和2相同。不同處是在制作成的圖形的水平縫隙7間，只用無源的貼片電容器3，通過焊錫6和金屬導(dǎo)線2，將其與銅箔5固結(jié)，而在垂直通孔4內(nèi)設(shè)有金屬片8，并與銅箔5焊牢，構(gòu)成本實用新型的具有微波頻段的二維高阻抗電磁波表面—微波人工帶隙材料。
本實用新型的介質(zhì)覆銅板可以是單層、雙層或多層，以滿足表面波傳播特性符合使用要求為準(zhǔn)。不管是在圖形結(jié)構(gòu)中的水平縫隙7間和垂直通孔4內(nèi)同時用貼片電容器3和貼片電感器1，或者只用貼片電感器1，或只用貼片電容器3，都能達(dá)到增大帶隙、縮小體積，滿足各種場合使用的目的。如果將本實用新型的這種高阻抗電磁波表面用做微波天線反射面，則非常明顯地提高天線的輻射頻率，大大縮小了天線的體積，有效的提高了方向性，降低了輻射損耗等。
權(quán)利要求1.用貼片電感器電容器構(gòu)成的微波人工帶隙材料，包括采用印刷電路板技術(shù)在介質(zhì)覆銅板上設(shè)計、制作符合使用要求的圖形結(jié)構(gòu)，介質(zhì)覆銅板由銅箔(5)和介質(zhì)(9)構(gòu)成，其特征在于在圖形結(jié)構(gòu)的水平縫隙間(7)，用焊錫(6)和金屬導(dǎo)線(2)將貼片電容器(3)與銅箔(5)焊接牢固，同時在圖形結(jié)構(gòu)的垂直通孔(4)中，還用焊錫(6)將貼片電感器(1)與銅箔(5)也焊接牢固，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用貼片電感器貼片電容器構(gòu)成的微波人工帶隙材料，其特征在于所述的在圖形結(jié)構(gòu)的水平縫隙間(7)間，通過焊錫(6)和金屬導(dǎo)線(2)，只使用貼片電容器(3)與銅箔(5)焊牢，而圖形結(jié)構(gòu)的垂直通孔(4)中固接有金屬片(8)，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用貼片電感和/或貼片電容構(gòu)成的微波人工帶隙材料，其特征在于所述的在圖形結(jié)構(gòu)的垂直通孔(4)中，只通過焊錫(6)將貼片電感器(1)與銅箔(5)焊牢，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
專利摘要用貼片電感器電容器構(gòu)成的微波人工帶隙材料，涉及一種微波頻段的高阻抗電磁波表面。包括采用印刷電路板技術(shù)在介質(zhì)覆銅板上設(shè)計、制作符合使用要求的圖形結(jié)構(gòu)，介質(zhì)覆銅板由銅箔(5)和介質(zhì)(9)構(gòu)成，其特點是在圖形結(jié)構(gòu)的水平縫隙間(7)間和垂直通孔(4)中，依次分別用焊錫(6)將貼片電容器(3)或/和貼片電感器(1)與銅箔(5)焊接牢固，構(gòu)成二維的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本實用新型的微波人工帶隙材料的帶隙調(diào)節(jié)范圍可以增大到0.5GHz～10 GHz，帶隙深度為20～40dB、面積縮小8～10倍。而且具有容易設(shè)計，容易調(diào)節(jié)以及工藝簡單，制作容易的優(yōu)點。本實用新型的材料可廣泛用于微波天線的基板反射面，或微波濾波器的基板及微波屏蔽材料等，并滿足各種不同場合的使用。
文檔編號H05K9/00GK2676568SQ20032012275
公開日2005年2月2日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者張冶文, 陳鴻, 李宏強(qiáng), 宋文仙, 王素玲, 廖海濤 申請人:同濟(jì)大學(xué)