专利名称：一种原胞连通型的电磁禁带结构材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料领域，尤其涉及一种应用于电磁领域的禁带材料，特 别是一种原胞连通型的电磁禁带结构材料。
背景技术：
电磁禁带结构或光子禁带材料因其特有的可抑制某一频段电磁波传 播的特性，在微波及光通信领域有广阔的应用前景，近年来引起了人们广 泛的兴趣。根据周期性结构排列方式的不同可分为三维、二维、 一维及平 面四大类。其中平面或准平面的结构因低剖面及制备工艺简单等特点成为 人们研究最多的方面。
现有技术中，典型的平面或准平面的电磁禁带结构有Yablonovitch 等人提出的"蘑菇状"结构以及T. Itoh提出的UCPBG结构。这两类平面 电磁禁带结构材料尽管可提供足够的禁带频率宽度满足多数微波元器件 应用需要，但基板采用介电常数较低的介质载体时结构单胞尺寸偏大，这 样为了满足有限的元器件几何尺寸，在微波及光通信元器件中实际使用的 单胞周期数将大大降低，相应地由于采用的单胞个数的减少，电磁禁带结 构材料抑制电磁波传播这一特性发挥也将大打折扣，这在低频率场合应用 时的局限性更加突出。 发明内容-
本发明的目的是提供一种原胞连通型的电磁禁带结构材料，所述的这 种原胞连通型的电磁禁带结构材料要解决现有技术中电磁禁带结构单胞 尺寸偏大导致的单胞个数减少进而影响抑制电磁波传播的技术问题。
本发明的这种原胞连通型的电磁禁带结构材料由寄生元件阵列、接地
板和介质层构成，所述的介质层分隔所述的寄生元件阵列和接地板。
进一步的，所述的寄生元件阵列包含有平面光子晶体阵列，所述的寄 生元件阵列和接地板由导电材料构成，所述的介质层由绝缘材料构成，所 述的平面光子晶体为平面互补螺旋光子晶体，所述的平面互补螺旋光子晶 体的周期原胞由基板上的周期性的镂空螺旋形缝隙构成，相邻原胞间的螺 旋形缝隙相互分离。
进一步的，所述的螺旋形缝隙由一条螺旋缝隙绕成。
进一步的，所述的螺旋形缝隙由至少两条螺旋缝隙对称绕成，所述的 螺旋缝隙之间相互分离。
进一步的，所有螺旋缝隙均连接于原胞中心。
进一步的，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正方形。 或者，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正三角形。 或者，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正六边形。 进一步的，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期格点为正方格点结 构、或者三角格点结构、或者六边格点结构。
本发明与已有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明的周期原 胞图案的大小尺寸可以根据所应用的频段范围确定，应用频段越高则尺寸 越小，频段越低则尺寸越大，在使用相同的基板材料时成线性关系，可在 现有理论框架内做出准确设计。因此本发明可用在天线、滤波器、谐振器 等微波元器件上，大大提高器件性能。
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图1是本发明的原胞连通型的电磁禁带结构材料的第一个优先实施例 的示意图。
图2是本发明的原胞连通型的电磁禁带结构材料的第一个优先实施例 检测得出的的S2,曲线图。
图3是本发明的原胞连通型的电磁禁带结构材料的第二个优先实施例 的示意图。
图4是本发明的原胞连通型的电磁禁带结构材料的第二个优先实施例 检测得出的S^曲线图。
具体实施方式
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如图1和图3所示，本发明的原胞连通型的电磁禁带结构材料由寄生 元件阵列、接地板和介质层构成，所述的介质层设置于所述的寄生元件阵 列和接地板之间，所述的寄生元件阵列包含有平面光子晶体阵列，所述的 寄生元件阵列和接地板由导电材料构成，所述的介质层由绝缘材料构成， 其特征在于，所述的平面光子晶体为平面互补螺旋光子晶体，所述的平面 互补螺旋光子晶体的周期原胞由基板周期性地镂空螺旋形缝隙构成，即由 基板上的螺旋形缝隙1绕成，相邻原胞间螺旋缝隙不连通，所述的螺旋形 缝隙1至少由一条或多条螺旋缝隙11构成，由多条缝隙构成时，各条螺 旋缝隙11对称绕成，各条螺旋缝隙11连接于原胞中心12，也可以不与原 胞中心12相连，且所述的各条螺旋缝隙ll之间互不相连。
进一步的，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期格点为正方格点结 构、或者三角格点结构、或者六边格点结构。
如第一实施例所示，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞为正方 形单胞单臂蠊旋的2x2排列，如图1所示。
如第二实施例所示，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞为原胞 中心缝隙相连的正六边形三臂螺旋的2x2排列，如图3所示。
所述的第一实施例和第二实施例检测的S21曲线图分别如图2和图4所不。
本发明的一个实施例采用印刷电路板工艺将金属图案印刷在微波介 质材料板上，金属可采用铜、银、铝、金等，微波介质材料可选用聚四氟
乙烯等材料。实施例中的具体尺寸标度包括，单胞大小a、每条螺旋臂的 圈数n及金属线宽度wl、缝隙宽度w2 、 w3如图2和图4所示，螺旋的起
点位置根据所应用的频段范围及实际加工要求确定。不同的尺寸值对应不 同的天线工作频段。具体采用参数，a=4.0ram， wl=0.2mm ， w2=0.3mm， w3=0. 4mm 。
本发明在对制板工艺精度要求相同的前提下，达到同样频率范围所对 应的单胞尺寸，整体结构明显小于传统UC-PBG结构。因此用于紧凑结构 的天线系统中，可以在较小的尺寸内达到产生作用所需的周期数，从而可 以提高器件性能。
权利要求
1.一种原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所述的电磁禁带结构材料由寄生元件阵列、接地板和介质层构成，所述的介质层分隔所述的寄生元件阵列和接地板。
2. 如权利要求l所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的寄生元件阵列包含有平面光子晶体阵列，所述的寄生元件阵列和接地 板由导电材料构成，所述的介质层由绝缘材料构成，所述的平面光子晶体 为平面互补螺旋光子晶体，所述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞由基 板上的周期性的镂空螺旋形缝隙构成，相邻原胞间的螺旋形缝隙相互分离。
3. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的螺旋形缝隙由一条螺旋缝隙绕成。
4. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的螺旋形缝隙由至少两条螺旋缝隙对称绕成，所述的螺旋缝隙之间相互分离。
5. 如权利要求4所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于任 意一条所述的螺旋缝隙均连接于原胞中心。
6. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正方形。
7. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正三角形。
8. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的平面互补螺旋光子晶体的周期原胞呈正六边形。
9. 如权利要求2所述的原胞连通型的电磁禁带结构材料，其特征在于所 述的平面互补螺旋光子晶体的周期格点为正方格点结构、或者三角格点结 构、或者六边格点结构。
全文摘要
一种原胞连通型的电磁禁带结构材料，由寄生元件阵列、接地板和介质层构成，介质层设置于所述的寄生元件阵列和接地板之间，寄生元件阵列包含有平面光子晶体阵列，平面光子晶体为平面互补螺旋光子晶体，平面互补螺旋光子晶体的周期原胞由基板周期性地镂空螺旋形缝隙构成，螺旋形缝隙至少由一条或多条螺旋缝隙构成，各条螺旋缝隙对称绕成，且各条螺旋缝隙之间互不相连，平面互补螺旋光子晶体的周期原胞可以呈正方形，正三角形以及正六边形等多种形状。本发明的周期原胞图案的大小尺寸根据所应用的频段范围确定，在使用相同的基板材料时成线性关系，可在现有理论框架内做出准确设计。
文档编号H01P1/20GK101192697SQ20061011875
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月24日 优先权日2006年11月24日
发明者傅荣堂, 放 关, 刘晓晗, 昕 王, 胡丹红, 剑 资 申请人:上海方盛信息科技有限责任公司