一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微帶陣列天線，尤其涉及一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線。
【背景技術】
[0002]隨著通信技術的不斷發展，用戶需求的進一步提升，很多情況下要求天線不僅僅工作在一個頻段，比如合成孔徑雷達(SAR)和全球定位系統(GPS)這樣的雷達和通信系統往往需要天線能夠具有雙頻甚至多頻的工作特性。現有的一款雙頻微帶陣列天線，微帶天線之間存在著互耦效應，互耦的存在將導致:①單元在陣中的方向圖與孤立元的方向圖不同；②陣中單元的輸入阻抗與孤立元的輸入阻抗不同；③對于相控陣，陣中單元的輸入阻抗將隨掃描角變化，這會引起陣的失配和單元效率的降低;④天線的極化特性也會變壞。
[0003]由此可見，陣列天線之間的互耦效應對天線的性能有比較大的影響，因此必須采取有效的方法來盡可能降低它的影響。由于電磁帶隙結構存在獨特的頻率帶隙，因而很自然地可以用來抑制天線單元之間表面波的傳播，從而減小陣列天線單元之間的互耦。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線。該雙頻微帶陣列天線運用在WLAN頻段，此天線陣子單元中間加載了 5X5單元排列的人工電磁材料一電磁帶隙結構。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線，它包括陣列天線的兩陣子和加載在兩陣子之間的L型電磁帶隙單元組陣，兩陣子和L型電磁帶隙單元組陣均支設在FR4介質基板上，每個陣子包括高頻單極子、低頻單極子、微帶饋線和金屬地，所述高頻單極子和低頻單極子與微帶饋線連接，所述微帶饋線安插于金屬地，所述L型電磁帶隙單元組陣由多個L型電磁帶隙單元排列成陣列，所述L型電磁帶隙單元包括印于FR4介質基板一側的電磁帶隙金屬貼片，所述電磁帶隙金屬貼片通過中間的導電過孔與另一側的接地板相連。
[0006]進一步的，所述電磁帶隙金屬貼片包括方形的中心部，所述導電過孔開設于中心部的中央，所述中心部的各頂角處設有L形金屬微帶線，所述L形金屬微帶線沿中心部四周順時針方向排列。
[0007]本發明的有益效果:本發明的一種雙頻微帶陣列天線，它的工作頻帶為2.27?2.67GHz，5.29?7.09GHz，完全覆蓋WLAN的頻帶范圍，由于在陣子單元之間加載了具有雙帶隙特性的電磁帶隙結構，因此本發明天線在雙頻段均具有較高的隔離度。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明陣列天線的陣子結構示意圖。
[0009]圖2為本發明L型電磁帶隙單元的正視圖。
[0010]圖3為本發明L型電磁帶隙單元的側視圖。
[0011]圖4為本發明加載了電磁帶隙結構的雙頻陣列天線示意圖。
[0012]圖5為未加載電磁帶隙結構雙頻陣列天線S參數圖。
[0013]圖6為加載了電磁帶隙結構雙頻陣列天線S參數圖。
[0014]
其中:1、高頻單極子，2、低頻單極子，3、微帶饋線，4、金屬地，5、FR4介質基板，6、電磁帶隙金屬貼片，61、L形金屬微帶線，62、中心部，7、導電過孔，8、接地板。
【具體實施方式】
[0015]為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明的保護范圍的限定。
[0016]本發明的一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線，如圖4所示，它包括陣列天線的兩陣子和加載在兩陣子之間的L型電磁帶隙單元組陣，兩陣子和L型電磁帶隙單元組陣均支設在FR4介質基板5上，L型電磁帶隙單元組陣與相鄰陣子之間的距離dd=19.375mm。圖1所示，每個陣子包括高頻單極子1、低頻單極子2、微帶饋線3和金屬地4，高頻單極子I和低頻單極子2與微帶饋線3連接，微帶饋線3安插于金屬地4，其中各參數值:
L=175mm，Ll=14mm，L2=4.25mm，L3=6mm，L4=10.25mm,L5=18.3mm,ff=56.25mm，wl=3.5mm，w2=2mm，Iw=Ilmmjld=95mm0
[0017]L型電磁帶隙單元組陣由多個L型電磁帶隙單元排列成陣列，圖4所示是5 X 5排列的陣列，L型電磁帶隙單元包括印于FR4介質基板5—側的電磁帶隙金屬貼片6，圖3所示，電磁帶隙金屬貼片6通過中間的導電過孔7與另一側的接地板8相連。圖3中各參數值:a=10.5mm,g=0.75mm,w=0.45mm,Ix1=Qmm,1x2=8.05mm,1x3=0.9mm,
r=0.4mm，H=2mm0
[0018]圖2所示，電磁帶隙金屬貼片6包括方形的中心部62，導電過孔7開設于中心部62的中央，中心部62的各頂角處設有L形金屬微帶線61，L形金屬微帶線61沿中心部四周順時針方向排列。
[0019]本發明的雙頻微帶陣列天線，它的工作頻率在:2.27?2.67GHz ,5.29?7.09GHz，可以覆蓋WLAN頻段。每個陣子由高頻單極子1、低頻單極子2、微帶饋線3、金屬地4組成，其饋電方式采用微帶饋電。由于陣子單元之間的互耦效應，天線的隔離較差。然后，基于傳統的“蘑菇型”高阻抗表面電磁帶隙結構，通過在上層金屬貼片采用縫隙加載技術，設計了一款具有雙帶隙特性的L型電磁帶隙單元結構，這種結構制作在2mm厚的FR4介質基板5上，介質基板的一側印有呈L型的金屬貼片，金屬貼片通過中間的導電過孔7與另一側的接地板8相連。其帶隙范圍分別為:2GHz-3GHz，5.56GHz-6.16GHz，完全覆蓋雙頻陣列天線的工作頻段。再者，將L型電磁帶隙單元組陣形成一個5X5排列的陣列加載在陣列天線兩陣子之間，結果顯示加載了電磁帶隙結構的雙頻微帶陣列天線擁有更好的隔離效果。
[0020]本發明采用具有雙帶隙特性的縫隙加載電磁帶隙這一特殊的人工電磁材料加載在雙頻陣列天線陣子之間，利用電磁帶隙結構特有的表面波抑制特性，抑制陣子單元間的互耦，從而提高雙頻微帶陣列天線的隔離度。
[0021]本發明的一種雙頻微帶陣列天線，由于在陣子單元之間加載了具有雙帶隙特性的電磁帶隙結構，因此本發明天線在雙頻段均具有較高的隔離度，圖5所示，未加載電磁帶隙的陣列天線在低頻段和高頻段的隔離分別為:-29.99 dB和-21.24 dB;圖6所示，而本發明天線的隔離度分別為:-51.04dB和-34.92dB，較于傳統的未加載電磁帶隙陣列天線隔離度分別提高了 21.05dB 和 13.68dBo
【主權項】
1.一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線，其特征在于:它包括陣列天線的兩陣子和加載在兩陣子之間的L型電磁帶隙單元組陣，兩陣子和L型電磁帶隙單元組陣均支設在FR4介質基板上，每個陣子包括高頻單極子、低頻單極子、微帶饋線和金屬地，所述高頻單極子和低頻單極子與微帶饋線連接，所述微帶饋線安插于金屬地，所述L型電磁帶隙單元組陣由多個L型電磁帶隙單元排列成陣列，所述L型電磁帶隙單元包括印于FR4介質基板一側的電磁帶隙金屬貼片，所述電磁帶隙金屬貼片通過中間的導電過孔與另一側的接地板相連。2.根據權利要求1所述的一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線，其特征在于:所述電磁帶隙金屬貼片包括方形的中心部，所述導電過孔開設于中心部的中央，所述中心部的各頂角處設有L形金屬微帶線，所述L形金屬微帶線沿中心部四周順時針方向排列。
【專利摘要】本發明公開了一種基于電磁帶隙結構的具有高隔離度的雙頻微帶陣列天線，它包括陣列天線的兩陣子和加載在兩陣子之間的L型電磁帶隙單元組陣，兩陣子和L型電磁帶隙單元組陣均支設在FR4介質基板上，每個陣子包括高頻單極子、低頻單極子、微帶饋線和金屬地，所述高頻單極子和低頻單極子與微帶饋線連接，微帶饋線安插于金屬地，L型電磁帶隙單元組陣由多個L型電磁帶隙單元排列成陣列，L型電磁帶隙單元包括電磁帶隙金屬貼片，電磁帶隙金屬貼片通過中間的導電過孔與另一側的接地板相連。本發明的雙頻微帶陣列天線，工作頻帶為2.27～2.67GHz,5.29～7.09GHz，完全覆蓋WLAN的頻帶范圍，由于在陣子單元之間加載了具有雙帶隙特性的電磁帶隙結構，因此本發明天線在雙頻段均具有較高的隔離度。
【IPC分類】H01Q21/06, H01Q1/52
【公開號】CN105633574
【申請號】CN201610017248
【發明人】張曉燕, 王傳云, 滕兆朋, 馬海濤, 劉志偉, 喻易強, 田苗
【申請人】張曉燕
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月12日