專(zhuān)利名稱(chēng)：地面腐蝕型光子晶體gps接收天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光子晶體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線。
背景技術(shù)：
光子晶體概念是由Eli Yablonovitch和Sajeev John在1987年各自獨(dú)立地提出來(lái)的。光子晶體是一種介電常數(shù)空間周期性變化、晶格常數(shù)可與光波長(zhǎng)相比且具有光子帶隙結(jié)構(gòu)，能控制光子傳播狀態(tài)的新型人工材料。光子晶體的基本特征是具有光子禁帶，頻率落在禁帶中的電磁波是禁止傳播的。光子晶體的另一個(gè)主要特征是光子局域。如果在光子 晶體的周期性結(jié)構(gòu)中摻入雜質(zhì)或引入某種缺陷，那么和缺陷態(tài)頻率相吻合的光子將被局域在缺陷位置。光子晶體引入點(diǎn)缺陷形成微腔，引入線缺陷形成光波導(dǎo)，引入面缺陷形成完全鏡面。用光子晶體的獨(dú)特性質(zhì)，基于光子晶體的光波導(dǎo)、濾波器、微腔、反射器等新型功能器件相繼涌現(xiàn)。貼片天線是二十世紀(jì)七十年代出現(xiàn)的一種新型天線形式，是指在一個(gè)薄介質(zhì)基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕等方法做出一定形狀的金屬貼片，并利用同軸探針或微帶線對(duì)貼片饋電的一種天線。貼片天線由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，低剖面，電性能多樣化，能與載體共形，能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件，適合大規(guī)模生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)使其在通信、雷達(dá)及全球定位系統(tǒng)(GPS, Global Positioning System)接受天線等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但其也有缺陷，比如由于貼片天線的結(jié)構(gòu)能支持表面波，而貼片天線中表面波的存在一方面使能量被束縛在介質(zhì)層附近而不能輻射出去從而降低了天線的效率，另一方面在介質(zhì)截?cái)嗵?，電磁波?huì)發(fā)生輻射和繞射，影響天線的方向圖，主要是引起后瓣增大和旁瓣起伏加大，使天線易受到電子干擾和欺騙。出于表面波、高次模、饋線損耗和介質(zhì)損耗的影響，貼片天線存在著效率低、帶寬較窄、增益較低等不足。這些缺點(diǎn)一定程度上影響了貼片天線的應(yīng)用，因此，急需對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使其得到更好的應(yīng)用。地面腐蝕型光子晶體的出現(xiàn)為微帶貼片天線的改良提供了全新手段。地面腐蝕型結(jié)構(gòu)是指采用印刷、腐蝕等工藝在天線的接地面上形成周期性的孔結(jié)構(gòu)，使其呈現(xiàn)光子晶體頻率帶隙特性，以獲得良好的天線性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)周期和單元尺寸可變的地面腐蝕型四邊形、六邊形及蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體對(duì)GPS貼片天線進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明的技術(shù)方案一種地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，包括介質(zhì)基板，介質(zhì)基板正面設(shè)置貼片天線、介質(zhì)基板背面設(shè)置接地板，接地板中心設(shè)置饋電引腳，接地板上具有周期分布的光子晶體結(jié)構(gòu)。所述光子晶體可分布成四邊形結(jié)構(gòu)。所述光子晶體可分布成六邊形結(jié)構(gòu)。
所述光子晶體可分布成蜂窩形結(jié)構(gòu)。所述光子晶體結(jié)構(gòu)的周期為3. 2-4. Omm,半徑為0. 3-0. 8mm。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明提供的改進(jìn)方法是通過(guò)在貼片天線接地板引入周期和單元尺寸可變的地面腐蝕型四邊形、六邊形及蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體，利用光子晶體的禁帶效應(yīng)，抑制沿底板介質(zhì)傳播的表面波，增加天線藕合到空間的電磁波輻射功率。對(duì)表面波的抑制可以提高天線的效率，從而改善天線的性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)在GPS貼片天線引入周期和單元尺寸可變的地面腐蝕型四邊形、六邊形及蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體抑制表面波的傳播，提高天線輻射效率，提高3dB帶寬的選頻能力，進(jìn)一步抑制帶外頻率的干擾，最終改善天線性能。而且安裝尺寸與現(xiàn)有規(guī)模生產(chǎn)的陶瓷介質(zhì)天線尺寸匹配，使該地面腐蝕型四邊形、六邊形及蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線代替普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線時(shí)不用修改原有天線位置的安裝尺寸就能提高性能指標(biāo)或在更小安裝尺寸的條件下達(dá)到普通天線的性能指標(biāo)。總體而言，該地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線比普通型更具有實(shí)用性。


圖I為周期4. 0mm、半徑0. 5mm的地面腐蝕型四邊形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為周期4. 0mm、半徑0. 5mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖；圖3為周期4. 5mm、半徑0. 3mm的地面腐蝕型四邊形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為周期4. 5mm、半徑0. 3mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖；圖5為周期3. 5mm、半徑0. 6mm的地面腐蝕型六邊形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為周期3. 5mm、半徑0. 6mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖；圖7為周期4. 0mm、半徑0. 7mm的地面腐蝕型六邊形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為周期4. 0mm、半徑0. 7mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖；圖9為周期3. 2mm、半徑0. 8mm的地面腐蝕型蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為周期3. 2mm、半徑0. 8mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖；圖11為周期4. 3mm、半徑0. 6mm的地面腐蝕型蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體GPS接收天線背面結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為周期4. 3mm、半徑0. 6mm的光子晶體天線在1575MHz接收點(diǎn)的回波損耗圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于實(shí)施例。實(shí)施例I如圖I、圖2所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型四邊形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為4. Omm,圓孔半徑為0. 5mm，該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-26. 95dB。實(shí)施例2如圖3、圖4所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型四邊形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為4. 5mm,圓孔半徑為0. 3mm，該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-32. 25dB。實(shí)施例3如圖5、圖6所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型六邊形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為3. 5mm,圓孔半徑為0. 6mm，該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-25. 69dB。實(shí)施例4 如圖7、圖8所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型六邊形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為4. Omm,圓孔半徑為0. 7mm,該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-35. 19dB。實(shí)施例5如圖9、圖10所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為3. 2mm,圓孔半徑為0. 8mm，該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-38. 15dB。實(shí)施例6如圖11、圖12所示，在普通陶瓷介質(zhì)GPS接收天線的接地板上通過(guò)腐蝕、印刷等工藝形成地面腐蝕型蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體，該結(jié)構(gòu)的周期為4. 3mm,圓孔半徑為0. 6mm,該結(jié)構(gòu)引入GPS接收頻率附近的回波損耗由普通型的-22. OldB改善到-40. 74dB。
權(quán)利要求
1.一種地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，包括介質(zhì)基板(I )，介質(zhì)基板(I)正面設(shè)置貼片天線、介質(zhì)基板背面設(shè)置接地板，接地板中心設(shè)置饋電引腳(3)，其特征在于接地板上具有周期分布的光子晶體(2)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，其特征在于所述光子晶體(2)分布成四邊形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，其特征在于所述光子晶體(2)分布成六邊形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，其特征在于所述光子晶體(2)分布成蜂窩形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，其特征在于所述光子晶體(2)結(jié)構(gòu)的周期為3. 2-4. Omm,半徑為0. 3-0. 8mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地面腐蝕型光子晶體GPS接收天線，包括介質(zhì)基板，介質(zhì)基板正面設(shè)置貼片天線、介質(zhì)基板背面設(shè)置接地板，接地板中心設(shè)置饋電引腳，接地板上具有周期分布的光子晶體結(jié)構(gòu)；所述光子晶體可分布成四邊形結(jié)構(gòu)；所述光子晶體可分布成六邊形結(jié)構(gòu)；所述光子晶體可分布成蜂窩形結(jié)構(gòu)；本發(fā)明通過(guò)在貼片天線接地板引入周期和單元尺寸可變的地面腐蝕型四邊形、六邊形及蜂窩形結(jié)構(gòu)光子晶體，利用光子晶體的禁帶效應(yīng)，抑制沿底板介質(zhì)傳播的表面波，增加天線藕合到空間的電磁波輻射功率，對(duì)表面波的抑制可以提高天線的效率，從而改善天線的性能。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK102800963SQ201210302410
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者李勝, 張青, 謝強(qiáng), 羅向陽(yáng), 周瑞山, 陽(yáng)元江, 劉劍林, 羅彥軍, 李吉云, 韓玉成 申請(qǐng)人:中國(guó)振華集團(tuán)云科電子有限公司