[發(fā)明專利]使用光子帶隙材料的多頻帶天線

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710141396.1
• 申請(qǐng)日: 2007-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101364662A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李楠;劉健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01Q1/00
• 分類號(hào): H01Q1/00;H01Q13/08;H01P1/20
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用光子帶隙材料的多頻帶天線，特別是涉及利用光子帶 隙(PBG)材料的帶阻特性，在不增加天線尺寸的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)天線的多頻 帶發(fā)射/接收。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線接收設(shè)備在移動(dòng)終端中的增加，接收/發(fā)送天線的數(shù)量也同 時(shí)增加。另一方面，隨著電子設(shè)備集成度的提高，通信設(shè)備的體積也越來(lái) 越小，這就需要天線減小自身尺寸。在不影響天線的增益和效率的同時(shí)減 小天線的尺寸是一項(xiàng)艱巨的工作。電子設(shè)備集成度的提高，經(jīng)常需要一個(gè) 天線在較寬的頻率范圍內(nèi)支持兩個(gè)或更多的無(wú)線服務(wù)，寬帶和多頻帶天線 能滿足這樣的需要。

多頻帶天線通常要在兩個(gè)或兩個(gè)以上特定的窄頻帶上提供較好的阻 抗匹配和性能。隨著各種服務(wù)和頻率的要求日益增多，多頻帶天線是一種 比較經(jīng)濟(jì)的解決方法。寬帶天線在一個(gè)頻率范圍之內(nèi)的性能都保持不變。

對(duì)于大多數(shù)的實(shí)例，增加一個(gè)頻帶往往需要對(duì)天線的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行較 大的改動(dòng)，同時(shí)也意味著天線變得更加復(fù)雜，天線的尺寸有所增大。

光子帶隙(以下簡(jiǎn)稱為PBG：Photonic?Band-Gap)結(jié)構(gòu)最早應(yīng)用在光 學(xué)領(lǐng)域，是可以實(shí)現(xiàn)光子帶隙的周期性結(jié)構(gòu)。隨著對(duì)光子晶體研究的不斷 深入，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到微波和毫米波領(lǐng)域，利用其帶阻特性，可以實(shí)現(xiàn)寬 帶濾波，改善天線的方向圖。圖1顯示了PBG在微波領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)的帶阻特 性的示意圖。

光子帶隙(PBG)通常由全介質(zhì)材料構(gòu)成。近年來(lái)，由金屬介質(zhì)構(gòu)成 的PBG材料以其奇異的電磁波傳播特性引起了人們很大興趣。根據(jù)Bragg 散射理論，PBG中人工介質(zhì)結(jié)構(gòu)的周期大小是半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，所對(duì)應(yīng) 的頻率將被散射，形成帶阻的頻率特性。但是對(duì)于工作頻率為GHz的微波 帶隙，如果采用通常的全介質(zhì)材料構(gòu)成，這樣的設(shè)計(jì)要求將使得材料的基 本尺寸過(guò)大，從而大大限制了PBG在微波通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。

近年來(lái)，為了克服這些問(wèn)題，提出了在金屬與電介質(zhì)PBG的金屬單元 之間引入特殊的連接方法，使PBG在微波領(lǐng)域也有了很大的發(fā)展。利用傳 輸線和相鄰金屬單元之間的構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)局部的電感(L)電容(C)共振單 元。PBG的中心頻率僅與局域單元的共振頻率(LC)^-1/2有關(guān)，而與PBG的 結(jié)構(gòu)周期大小無(wú)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種使用光子帶隙材料的多頻帶天線，能夠在不 增加天線尺寸的基礎(chǔ)上增加天線接收的頻帶，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多頻帶天 線。

本發(fā)明提供一種使用光子帶隙材料的多頻帶天線裝置，包括：微帶天 線；作為所述微帶天線一部分的第一天線單元，用于接收/發(fā)送第1頻帶的 信號(hào)；作為所述微帶天線一部分的第二天線單元，所述第二天線單元與由 光子帶隙材料制成的光子帶隙材料板緊密接觸，并與所述第一天線單元構(gòu) 成一體，用于接收/發(fā)送第2頻帶的信號(hào)；其中由光子帶隙材料制成的所述 光子帶隙材料板對(duì)所述第1頻帶呈現(xiàn)帶阻特性。

根據(jù)本發(fā)明的使用光子帶隙材料的多頻帶天線，對(duì)于接收/發(fā)送第2 頻率的微帶天線，利用PBG材料使微帶天線的一部分，即第二天線單元， 對(duì)第1頻率具有帶阻特性。因此，在不增加天線尺寸的基礎(chǔ)上，利用不與 PBG材料相鄰的剩余天線部分，即第一天線單元，實(shí)現(xiàn)第1頻率信號(hào)的接 收和發(fā)送。根據(jù)本發(fā)明，可以利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在不增加天線尺寸的基礎(chǔ) 上，實(shí)現(xiàn)多頻帶天線。另外，可以利用由印刷電路板制成的光子帶隙構(gòu)造 板代替由光子帶隙材料制成的光子帶隙材料板，以降低天線的制造成本。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將使本發(fā)明的上述及其 它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其中：

圖1是顯示PBG在微波領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)的帶阻特性的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有多頻帶天線的無(wú)線電裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖；

圖3是在印刷電路板上簡(jiǎn)單加工形成的PBG構(gòu)造的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的使用在印刷電路板上加工的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu) 形成PBG構(gòu)造的多頻帶天線的無(wú)線電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5A是顯示在r/a＜0.25時(shí)的仿真結(jié)果；

圖5B是顯示在r/a＝0.25時(shí)的仿真結(jié)果；

圖5C是顯示在r/a＞0.25時(shí)的仿真結(jié)果；

圖6是在印刷電路板上加工的簡(jiǎn)單PBG構(gòu)造的仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式