[发明专利]一种基于EBG结构的微带天线

说明书

本发明公开了一种基于EBG结构的微带天线。该装置属于天线技术领域，解决了现有技术中天线的金属损耗率高、电磁波反射能力弱、工作频带窄的问题，包括介质基板、多层金属结构、金属接地板以及设于金属结构中部的微带天线，金属结构包括第一、第二以及第三EBG金属贴片，第一和第二EBG金属贴片首尾顺序衔接，且首尾之间设有空隙，第三EBG金属贴片中部设有导电过孔，微带天线包括贴设于介质基板表面的天线辐射贴片。本发明通过采用介质陶瓷作为介质基板，避免了金属欧姆损耗，提高了天线的定向增益，利用超构材料的低损耗，从而保证电磁能量的高效辐射，基于介质如陶瓷的全介质超构材料结构，便于天线工作频带的扩展。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体地说，尤其涉及一种基于EBG结构的微带天线。

背景技术

无线通信技术，是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，一切无线电设备都是靠无线电波来进行工作的，而电磁波的发射和接收都要通过天线来实现，天线作为无线通信系统的门户，其辐射性能的好坏，直接影响到系统的通信质量，天线在现代无线通信中的作用无可替代，对天线性能的要求也逐渐提高。

如果天线比较靠近导体表面，天线所产生的电磁波在导体表面会引起反射波，而反射波相位与天线直接发射的电磁波的相位几乎相反，从而大大减小天线的发射效率，而且金属材料本身属于高电磁损耗材料，其各向异性、难以调控以及设备复杂，同时，降低天线系统的剖面轮廓和节省空间距离又成为通信设备向小型化发展的瓶颈，而通过介质材料与超构材料的融合，使材料与电磁波相互作用产生电磁耦合响应行为，即非金属介质基超构材料的使用是突破上述问题的重要途径。

发明内容

本发明目的在于提供一种金属损耗率低、电磁波反射能力强、工作频带广的基于EBG结构的微带天线。

为了实现上述技术目的，本发明基于EBG结构的微带天线采用的技术方案为：

一种基于EBG结构的微带天线，包括介质基板、设于介质基板上表面的多层金属结构、设于介质基板底部的金属接地板以及设于金属结构中部的微带天线，所述金属结构包括设于两侧的第一EBG金属贴片、第二EBG金属贴片以及设于中间的第三EBG金属贴片，所述第一EBG金属贴片和第二EBG金属贴片首尾顺序衔接，且首尾之间设有空隙，所述第三EBG金属贴片中部设有用于连接第三EBG金属贴片和金属接地板的导电过孔，所述导电过孔外周蚀刻有多个沿导电过孔中心分布的四分之一圆环形槽，所述微带天线包括贴设于介质基板表面的天线辐射贴片，所述天线辐射贴片两侧对称设有弧形槽，中部设有“工”字形槽，所述弧形槽边缘形成同轴馈电点。

优选的，所述天线辐射贴片为圆形。

优选的，所述导电过孔为中空圆柱形。

优选的，所述“工”字形槽上下对称设置。通过将工字槽蚀刻在天线辐射贴片的上下侧，使天线的辐射特性得到很好的改善，抑制天线的表面波。

优选的，所述弧形槽左右对称设置。通过将弧形槽左右设置，从而提高天线的前后辐射比。

所述介质基板采用介质陶瓷制成，包括以下重量份的组分组成：51～57份的钛酸锶钡、35～40份的堇青石、10～15份的金属氧化物，金属氧化物为碳酸钙、氧化铜或三氧化二铁中的一种或几种。通过将陶瓷、堇青石以及金属共制，从而形成良好的二维光子晶体表面。

所述介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制堇青石原料，并将其研磨成颗粒直径小于1微米的超细粉，再配制钛酸锶钡原料，并将其研磨成颗粒直径小于1微米的超细粉；

（2）向加热炉内加入堇青石细粉，将温度上升至1460℃以上，使堇青石细粉融化，随后加入金属氧化物，继续熔融1h后，再加入钛酸锶钡细粉混合均匀后，升温至2060℃以上，烧结2～4h，将已制成的介质陶瓷粉碎研磨，制成致密介质陶瓷颗粒；