专利名称：单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线。
背景技术：
通信技术的飞速发展，对通信器件的小型化、集成度的要求日益提高。具有高介电常数，高热稳定性、低损耗的微波陶瓷材料因可满足通信元器件小型化与集成度的要求，在各种通信元器件中的应用越来越广。电磁禁带结构材料(Electromagnetic Bandgap，(EBG))，又称光子禁带材料(Phototic Bandgap，PBG)或光子晶体，是二十世纪八十年代末提出的新概念与新材料，它是由不同介电常数的材料通过周期性排列或在常规介电材料中引入人工周期性结构而形成的新型的复合功能材料。由于周期性电磁带隙结构的存在使电磁波在某一特定的频率禁带内不能传播。在高介微波陶瓷材料中引入光子晶体技术，在保证元器件小型化与集成度要求的同时，可大大改善高介材料微波元件所存在的效率与带宽方面的不足，全面提升产品的质量。如对天线而言，可大大提高其增益，辐射效率与带宽；对滤波器而言可提高其带宽与频响特性；对谐振器而言，可提高其Q值(品质因子)。总之，我们采用高介微波陶瓷材料与光子晶体技术开发的这种新型高介复合功能材料，在对产品小型化、集成度、通信带宽与增益等要求日益提高的现代通信技术中有广泛的应用前景。
组分为Sr1-xBaxTiO3(X＝0.05～0.95)的高介微波陶瓷材料是一普通的铁电材料，它可以通过标准陶瓷制备工艺制备。其相对介电常数为200～1200，损耗角tanδ＝10-2～10-3。而且其介电常数的值可通过调节锶钡比的值X而大幅度改变，这种材料高介、低损耗的这一特点使其在移相器，变容器等微波元器件中已获得广泛应用。但对天线应用而言，随着介电常数的提高，表面波损耗不断增大，天线的辐射效率也越来越差，而且带宽也比较窄，因此这种材料在天线中难以应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种小型化、高集成度的单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线，利用周期性电磁带隙结构能够使电磁波在某一特定的频率禁带内不能传播的特性，使得高介微波复合功能材料能够充分发挥其高介电性能。
为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案，
一种单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线，所述高介微波复合功能材料可采用组分为Sr1-xBaxTiO3(X＝0.05～0.95)的高介微波陶瓷材料，在其表面设有周期性电磁带隙结构，这种带周期性电磁带隙结构的高介微波复合功能材料既可用作各种天线的基板材料，同时也可作天线的辐射介质使用。
本实用新型中，陶瓷表面的周期性电磁禁带结构可以采用标准光刻工艺制备或化学电镀方法制备。金属可选用铜，银，铝，金等。
所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线和被所述导线分隔开的四个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。
本实用新型通过与周期性电磁禁带结构结合制造的天线，在实现小型化的同时，确保有较高的幅射效率与增益。在GPS(频率f＝1.575GHz)，2G PCS(频率f＝1.8GHz)，3G PCS(频率f＝1.7～2.1GHz)、802.11蓝牙通信(频率f＝2.4～2.5GHz)以及802.16 WIMAX(频率f＝3.4～3.53GHz)等无线通信领域具有广泛的应用前景。
图1为本实用新型实施例天线结构示意图图2为图1实施例电磁带隙结构一个半单胞结构示意图图3至图5为天线应用频率图具体实施方式
如图1所示，一种单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线，所述高介微波复合功能材料采用组分为Sr1-xBaxTiO3的高介微波陶瓷材料。以该高介微波陶瓷材料为介质，通过标准光刻工艺或化学电镀方法在该介质表面制备周期性电磁带隙结构，图中电磁带隙结构可采用金属铜、银、铝或金等材质。如图2所示，所述电磁禁带结构2为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线22和被所述导线22分隔开的四个导电块21组成，所述导线22和导电块21在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线22互联。通过调节图2中单胞a、b、w、s各几何尺寸的大小，实现调控复合功能材料的禁带频率及宽度。
图1中在高介微波陶瓷材料介质1表面制备有EBG花样2，在其背面为金属地板(图中未示)，EBG花样2及金属地板均采用铜，通过调节图2单胞中a、b、w、s各几何尺寸的大小，获得图3至图5的天线材料性能。
图3中，a＝1500微米，w＝s＝30微米，b＝600微米。此高介微波复合材料禁带可满足GPS(频率f＝1.575GHz)，2G PCS(频率f＝1.8GHz)天线应用要求。
图4中，a＝1000微米，w＝s＝25微米，b＝375微米。此高介微波复合材料禁带可满足2G或3G PCS(频率f＝1.7～2.1GHz)，802.11b蓝牙(频率f＝2.4～2.5GHz)应用要求。
图5中，a＝800微米，w＝s＝20微米，b＝300微米，此高介微波复合材料禁带可满足802.16WIMAX天线(频率f＝3.4～3.53GHz)应用要求。
权利要求1.一种单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线，包括表面设有周期性电磁带隙结构的介质，其特征在于所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线和被所述导线分隔开的四个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。
专利摘要一种单胞结构为正方形的高介微波复合功能材料天线，包括表面设有周期性电磁带隙结构的高介微波陶瓷材料，所述电磁禁带结构为多个正方形单胞组成的平面结构，所述单胞由设置于单胞中部互相垂直的两弯曲导线和被所述导线分隔开的四个导电块组成，所述导线和导电块在单胞中部互联，相邻两个单胞之间由细缝分隔并通过所述导线互联。本实用新型通过与周期性电磁禁带结构结合制造的天线，在实现小型化的同时，确保有较高的幅射效率与增益。在GPS(频率f＝1.575GHz)，2G PCS(频率f＝1.8GHz)，3G PCS(频率f＝1.7～2.1GHz)、802.11蓝牙通信(频率f＝2.4～2.5GHz)以及802.16 WIMAX(频率f＝3.4～3.53GHz)等无线通信领域具有广泛的应用前景。
文档编号H01Q1/38GK2796141SQ20052004166
公开日2006年7月12日 申请日期2005年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者贺连星, 刘晓晗, 殷杰羿, 丁振宇, 资剑, 李毅 申请人:上海联能科技有限公司, 上海慧方联能通信技术有限公司, 上海方盛信息科技有限责任公司