03:第3子单元的阿基米德螺旋槽线；
[0050]L:金属接地板边长；
[0051]L1:天线的介质基板边长；
[0052]H2:天线的介质基板厚度；
[0053]a:方形通孔的边长；
[0054]r:圆形通孔的半径；
[0055]W1:圆形通孔之间的距离；
[0056]g:电磁带隙结构单元之间的间隔；
[0057]H:电磁带隙结构介质基板的厚度；
[0058]L2:电磁带隙结构单元长边；
[0059]W2:电磁带隙结构单元宽边；
[0060]W3:槽线的宽度；
[0061 ]W4:电磁带隙结构单元的双金属化过孔中心的距离；
[0062]L3:圆极化贴片天线的辐射贴片的边长；
[0063]R:金属化过孔的半径。
【具体实施方式】
[0064]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0065]图1A至图1C为本发明较佳实施例的整体示意图，图2A至图2B为本发明实例的费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的单元示意图。
[0066]如图1A至图1C所示，费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构包括电磁带隙结构介质基板300、金属贴片101、金属化过孔303、方形通孔302、圆形通孔301和金属地板201。电磁带隙结构介质基板300具有相互平行的第一表面100和第二表面200，其中第二表面200为金属接地板201。金属贴片101位于第一表面100，由费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构单元500按照5 X 15周期排列组成。金属化过孔303贯穿电磁带隙结构介质基板300。方形通孔302位于电磁带隙结构介质基板300的四个角，方形通孔302四周排布着四个圆形通孔301。
[0067]如图2A至图2B所示，费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构单元500之间的间距g相等。电磁带隙结构单元500包括两个金属化过孔303和304，其金属贴片101沿长边(L2)方向可分为三部分，记为第1子单元501、第2子单元502和第3子单元503;第1子单元501与第3子单元503中心分别有金属化过孔303和304，且带有相同圈数和相同旋向的阿基米德螺旋槽线，阿基米德螺旋槽线起点分别位于金属化过孔303和304内侧。费马槽线602位于第2子单元502，槽线两端与第1子单元501的阿基米德螺旋槽线601末端和第3子单元503的阿基米德螺旋槽线603末端相连接，使得第I子单元501的阿基米德螺旋槽线601、第2子单元502的费马槽线602与第3子单元503的阿基米德螺旋槽线603三条槽线相连通。
[0068]如图1A至图1C、图2A至图2B所示:费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构采用双面覆铜的印制电路板材，通过PCB制版技术加工而成。具体较佳实施例，电磁带隙结构介质基板300边长L为210mm，厚度H为2mm，介电常数为2.9，金属贴片的材质为铜。金属地板200的材质为铜，长和宽为210mm。金属化过孔303的半径为0.5mm，方形通孔302的长和宽为22.0mm，电磁带隙结构的圆形通孔301和天线的圆形通孔405半径均为0.5mm。
[0069]如图2A至图2B所示，费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构单元长宽比为3:1，长L2为39mm，宽W2为13mm。费马槽线602和阿基米德螺旋槽线601的槽线线宽W3为
0.5mm，阿基米德螺旋槽线601和603的圈数为4，电磁带隙结构单元之间的间隔g为0.5mm。
[0070]如图1A所示，具体较佳实施例，天线单元400由天线介质基板402、辐射贴片401和金属地板403组成。天线介质基板402的边长LI为22.0mm，厚度H2为2mm，介电常数为28。辐射贴片401的边长L3为11.0mm，辐射贴片401通过切角404实现圆极化。天线单元400采用同轴线馈电，同轴线内导体通过天线的金属化过孔406与辐射贴片401相焊接，同轴线外导体与天线的金属地板403相焊接。天线单元400依次旋转90°，形成四元天线阵。天线单元400的馈电同轴线通过电磁带隙结构的方形通孔302，依次穿过电磁带隙结构介质基板300的第一表面100和第二表面200。天线单元400通过天线的圆形通孔405和电磁带隙结构的圆形通孔301，固定在电磁带隙结构介质基板300的第一表面100上。
[0071]图3为带有费马-阿基米德螺旋槽线的电磁带隙(EBG)结构与不带有EBG结构的天线阵的S21仿真结果比较。天线中心频率为1.268GHz，不带有EBG结构的天线单元间传输系数为-19.2dB，带有费马-阿基米德螺旋槽线双过孔EBG结构的天线单元间传输系数为_19.9dB。可以看出，添加EBG结构后的天线阵单元间的隔离度提高了 0.7dB，因此EBG结构对天线单元间互耦具有一定的抑制作用。
[0072]由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明的优点为:将费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构与天线结合应用提高了天线单元之间隔离度，有效抑制单元间互耦，改善了天线性能。
[0073]当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:包括费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构和四元圆极化天线阵，其中: 所述的费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构包括金属贴片、电磁带隙结构介质基板、金属地板、金属化过孔、圆形通孔和方形通孔，电磁带隙结构介质基板具有平行的第一表面和第二表面，第一表面为周期性排列的金属贴片，第二表面为金属地板； 所述的四元圆极化天线阵包括辐射贴片、天线介质基板、金属地板、金属化过孔和圆形通孔，天线介质基板具有平行的第一表面和第二表面，第一表面为辐射贴片，第二表面为金属地板。2.根据权利要求1所述的采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:电磁带隙结构单元为双金属化过孔结构，其长宽比为3:1，单元间距相等。3.根据权利要求1所述的采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:电磁带隙结构介质基板的第一表面为周期性排列的矩形金属贴片沿长边可分为三部分，依次记为第I子单元、第2子单元和第3子单元，第I子单元与第3子单元中心有金属化过孔，且带有相同圈数和相同旋向的阿基米德螺旋槽线，阿基米德螺旋槽线起点分别位于金属化过孔内侧。费马槽线位于第2子单元，槽线两端将第I子单元和第3子单元的阿基米德螺旋槽线末端相连接。第I子单元的阿基米德螺旋槽线、第2子单元的费马槽线与第3子单元的阿基米德螺旋槽线三条槽线相连通。4.根据权利要求1所述的采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:所述的方形通孔位于电磁带隙结构介质基板的四个角，每个方形通孔四角周围排布有四个圆形通孔。5.根据权利要求1所述的采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:辐射贴片为正方形，通过贴片对角切角实现圆极化，采用同轴线馈电，同轴线内导体通过金属化过孔与辐射贴片相焊接，同轴线外导体与天线介质基板第二表面的金属地板相焊接，四个圆极化天线单元位于费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的四角，且依次旋转90度，天线单元的馈电同轴线通过电磁带隙结构介质基板的方形通孔，依次穿过电磁带隙结构介质基板第一表面和第二表面。6.根据权利要求1所述的采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，其特征在于:圆极化天线单元四角有四个圆形通孔，与费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的四个方形通孔周围的四个圆形通孔直径和孔间距相同，用于将圆极化天线固定在电磁带隙结构介质基板的第一表面上。
【专利摘要】本发明提供一种采用费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构的低互耦天线阵，包括费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构和四元圆极化天线阵。费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构由多个电磁带隙结构单元通过周期性排列组合而成，电磁带隙结构单元的长宽比为3:1，单元中间的费马槽线与位于单元两端的两条相同圈数、相同旋向的阿基米德螺旋槽线相连接，两个金属化过孔分别位于两条阿基米德螺旋槽线的中心。四元圆极化天线阵为同轴线馈电，天线单元依次旋转90度。本发明费马-阿基米德螺旋槽线双过孔电磁带隙结构实现了小型化，有效地降低了天线单元间互耦，改善了天线阵的辐射性能。
【IPC分类】H01Q1/38, H01Q21/00, H01Q1/52
【公开号】CN105449354
【申请号】CN201510956626
【发明人】张岩, 鱼婷, 孔令宇, 于晓萌, 李武涛, 郎荣玲, 秦红磊
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月18日