专利名称：地面腐蚀型光子晶体gps接收天线的制作方法
技术领域：
本发明属于光子晶体应用技术领域，具体涉及一种地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线。
背景技术：
光子晶体概念是由Eli Yablonovitch和Sajeev John在1987年各自独立地提出来的。光子晶体是一种介电常数空间周期性变化、晶格常数可与光波长相比且具有光子带隙结构，能控制光子传播状态的新型人工材料。光子晶体的基本特征是具有光子禁带，频率落在禁带中的电磁波是禁止传播的。光子晶体的另一个主要特征是光子局域。如果在光子 晶体的周期性结构中掺入杂质或引入某种缺陷，那么和缺陷态频率相吻合的光子将被局域在缺陷位置。光子晶体引入点缺陷形成微腔，引入线缺陷形成光波导，引入面缺陷形成完全镜面。用光子晶体的独特性质，基于光子晶体的光波导、滤波器、微腔、反射器等新型功能器件相继涌现。贴片天线是二十世纪七十年代出现的一种新型天线形式，是指在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法做出一定形状的金属贴片，并利用同轴探针或微带线对贴片馈电的一种天线。贴片天线由于结构简单，体积小，重量轻，低剖面，电性能多样化，能与载体共形，能和有源器件、电路集成为统一的组件，适合大规模生产等诸多优点使其在通信、雷达及全球定位系统(GPS, Global Positioning System)接受天线等领域应用非常广泛。但其也有缺陷，比如由于贴片天线的结构能支持表面波，而贴片天线中表面波的存在一方面使能量被束缚在介质层附近而不能辐射出去从而降低了天线的效率，另一方面在介质截断处，电磁波会发生辐射和绕射，影响天线的方向图，主要是引起后瓣增大和旁瓣起伏加大，使天线易受到电子干扰和欺骗。出于表面波、高次模、馈线损耗和介质损耗的影响，贴片天线存在着效率低、带宽较窄、增益较低等不足。这些缺点一定程度上影响了贴片天线的应用，因此，急需对其进行改进，使其得到更好的应用。地面腐蚀型光子晶体的出现为微带贴片天线的改良提供了全新手段。地面腐蚀型结构是指采用印刷、腐蚀等工艺在天线的接地面上形成周期性的孔结构，使其呈现光子晶体频率带隙特性，以获得良好的天线性能。
发明内容
本发明的目的在于通过周期和单元尺寸可变的地面腐蚀型四边形、六边形及蜂窝形结构光子晶体对GPS贴片天线进行改进。本发明的技术方案一种地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，包括介质基板，介质基板正面设置贴片天线、介质基板背面设置接地板，接地板中心设置馈电引脚，接地板上具有周期分布的光子晶体结构。所述光子晶体可分布成四边形结构。所述光子晶体可分布成六边形结构。
所述光子晶体可分布成蜂窝形结构。所述光子晶体结构的周期为3. 2-4. Omm,半径为0. 3-0. 8mm。本发明的技术效果本发明提供的改进方法是通过在贴片天线接地板引入周期和单元尺寸可变的地面腐蚀型四边形、六边形及蜂窝形结构光子晶体，利用光子晶体的禁带效应，抑制沿底板介质传播的表面波，增加天线藕合到空间的电磁波辐射功率。对表面波的抑制可以提高天线的效率，从而改善天线的性能。本发明的优点在于通过在GPS贴片天线引入周期和单元尺寸可变的地面腐蚀型四边形、六边形及蜂窝形结构光子晶体抑制表面波的传播，提高天线辐射效率，提高3dB带宽的选频能力，进一步抑制带外频率的干扰，最终改善天线性能。而且安装尺寸与现有规模生产的陶瓷介质天线尺寸匹配，使该地面腐蚀型四边形、六边形及蜂窝形结构光子晶体GPS接收天线代替普通陶瓷介质GPS接收天线时不用修改原有天线位置的安装尺寸就能提高性能指标或在更小安装尺寸的条件下达到普通天线的性能指标。总体而言，该地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线比普通型更具有实用性。
图I为周期4. 0mm、半径0. 5mm的地面腐蚀型四边形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图2为周期4. 0mm、半径0. 5mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图；图3为周期4. 5mm、半径0. 3mm的地面腐蚀型四边形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图4为周期4. 5mm、半径0. 3mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图；图5为周期3. 5mm、半径0. 6mm的地面腐蚀型六边形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图6为周期3. 5mm、半径0. 6mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图；图7为周期4. 0mm、半径0. 7mm的地面腐蚀型六边形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图8为周期4. 0mm、半径0. 7mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图；图9为周期3. 2mm、半径0. 8mm的地面腐蚀型蜂窝形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图10为周期3. 2mm、半径0. 8mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图；图11为周期4. 3mm、半径0. 6mm的地面腐蚀型蜂窝形结构光子晶体GPS接收天线背面结构示意图；图12为周期4. 3mm、半径0. 6mm的光子晶体天线在1575MHz接收点的回波损耗图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明，但不限于实施例。实施例I如图I、图2所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型四边形结构光子晶体，该结构的周期为4. Omm,圆孔半径为0. 5mm，该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-26. 95dB。实施例2如图3、图4所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型四边形结构光子晶体，该结构的周期为4. 5mm,圆孔半径为0. 3mm，该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-32. 25dB。实施例3如图5、图6所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型六边形结构光子晶体，该结构的周期为3. 5mm,圆孔半径为0. 6mm，该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-25. 69dB。实施例4 如图7、图8所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型六边形结构光子晶体，该结构的周期为4. Omm,圆孔半径为0. 7mm,该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-35. 19dB。实施例5如图9、图10所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型蜂窝形结构光子晶体，该结构的周期为3. 2mm,圆孔半径为0. 8mm，该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-38. 15dB。实施例6如图11、图12所示，在普通陶瓷介质GPS接收天线的接地板上通过腐蚀、印刷等工艺形成地面腐蚀型蜂窝形结构光子晶体，该结构的周期为4. 3mm,圆孔半径为0. 6mm,该结构引入GPS接收频率附近的回波损耗由普通型的-22. OldB改善到-40. 74dB。
权利要求
1.一种地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，包括介质基板(I )，介质基板(I)正面设置贴片天线、介质基板背面设置接地板，接地板中心设置馈电引脚(3)，其特征在于接地板上具有周期分布的光子晶体(2)结构。
2.根据权利要求I所述的地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，其特征在于所述光子晶体(2)分布成四边形结构。
3.根据权利要求I所述的地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，其特征在于所述光子晶体(2)分布成六边形结构。
4.根据权利要求I所述的地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，其特征在于所述光子晶体(2)分布成蜂窝形结构。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，其特征在于所述光子晶体(2)结构的周期为3. 2-4. Omm,半径为0. 3-0. 8mm。
全文摘要
本发明公开了一种地面腐蚀型光子晶体GPS接收天线，包括介质基板，介质基板正面设置贴片天线、介质基板背面设置接地板，接地板中心设置馈电引脚，接地板上具有周期分布的光子晶体结构；所述光子晶体可分布成四边形结构；所述光子晶体可分布成六边形结构；所述光子晶体可分布成蜂窝形结构；本发明通过在贴片天线接地板引入周期和单元尺寸可变的地面腐蚀型四边形、六边形及蜂窝形结构光子晶体，利用光子晶体的禁带效应，抑制沿底板介质传播的表面波，增加天线藕合到空间的电磁波辐射功率，对表面波的抑制可以提高天线的效率，从而改善天线的性能。
文档编号H01Q1/48GK102800963SQ201210302410
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者李胜, 张青, 谢强, 罗向阳, 周瑞山, 阳元江, 刘剑林, 罗彦军, 李吉云, 韩玉成 申请人:中国振华集团云科电子有限公司