【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁辐射，更具体地，涉及具有双带隙特性的电磁带隙结构及设有其的阵列天线。
技术介绍
1、随着卫星通信的发展，卫星通信地面终端对于小型化的要求越来越高，体积较大的机械扫描式反射面天线逐渐被基于pcb工艺和微带天线的相控阵所取代。为了进一步减小相控阵的面积和成本，目前多采取的是将发射天线阵和接收天线阵共多层印刷电路板(pcb)板排布，并减小彼此间的距离；但对于具备收发功能的小型化相控阵终端，发射阵列和接收阵列同时工作时发射信号容易对接收通道产生干扰，发射信号对接收通道的干扰主要体现在发射信号在发射频段对接收通道的阻塞干扰和发射信号在接收频段的噪声对接收通道噪底的抬升。要降低收发通道之间的干扰，保证系统正常工作，就需要提高发射天线和接收天线的隔离度，降低两者的互耦。现有技术常通过寄生元件、缺陷接地结构(dgs)和电磁带隙结构(electromagnetic band gap，ebg)等方法来了降低天线间的相互耦合、提高天线间隔离度；其中，电磁带隙结构是指对特定频段内的电磁波产生阻带特性的一种周期性结构，在其带隙内能够有效抑制介质基板上表面波的传播，因此可被用来降低微带天线间的互耦。
2、电磁带隙结构的架设的主要类型可分为:介质打孔型、地面蚀刻型、高阻抗电磁表面型和共面紧凑型；其中，介质打孔型和地面蚀刻型都需要破坏介质基板，制作困难，不易加工，制作成本较高，且不易于与微波电路集成，共面紧凑型ebg单元的结构在设计时形状复杂，因此，相关技术中最常见的电磁带隙结构是高阻抗电磁表面型，即蘑菇形结构，由单层金属贴片、接
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种具有双带隙特性的电磁带隙结构及设有其的阵列天线，在满足两种带隙频率范围的降耦合需求的同时还具有较小的结构尺寸。
2、本专利技术的一个目的在于提供一种具有双带隙特性的电磁带隙结构，包括若干个电磁带隙结构单元，其特征在于，所述电磁带隙结构单元包括由上至下粘接设置的第一金属贴片、第一介质层、第二金属贴片、第二介质层和金属地板，且所述第一金属贴片、第二金属贴片、第一介质层、第二介质层及金属地板中心对齐设置；所述电磁带隙结构单元中心还设有竖直贯穿所述第一介质层、第二金属贴片和所述第二介质层的金属通孔；
3、所述第一金属贴片的平面图案为中央对称开设有四个c形槽孔的正方形，所述c形槽孔的开口一侧朝向正方形中心；所述第二金属贴片的平面图案为方环形；
4、所述第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案为尺寸相同且轮廓边缘对齐的矩形，所述第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案的轮廓边缘与所述第一金属贴片及所述第二金属贴片的平面图案的轮廓边缘之间留有间隙；
5、所述电磁带隙结构由所述电磁带隙结构单元按照单元尺寸沿多行多列周期性排列构成，相邻的两个电磁带隙结构单元间紧密相连，并通过调节电磁带隙结构单元的单元尺寸使得电磁带隙结构的双带隙频率覆盖天线的两个工作频率；所述第一金属贴片决定低频的带隙范围，所述第二金属贴片决定高频的带隙范围。
6、在本技术方案中，首先提供了一种多层的电磁带隙结构单元，具体地，该结构单元设计为叠层结构，从上到下依次为粘接设置的上层金属贴片、上层介质层、下层金属贴片、下层介质层和金属地板；优选地，采用的是pcb叠层设计，所述金属均采用铜箔，通过令电磁带隙结构为与天线设计一致的pcb介质叠层，方便后续电磁带隙结构与天线加工至同一块pcb板，降低了生产成本，同时提高了天线设备上各元件制备的一致性。同时，通过叠层设置两个不同结构的金属贴片及金属贴片，并令第一金属贴片及第二金属贴片通过贯穿两层介质层的金属通孔分别与金属地板连接，简单方便地实现了双带隙特性，在不增加电磁带隙结构单元面积的情况下，可以同时抑制两个频段的表面波耦合。
7、进一步地，提供了一种由电磁带隙结构单元按照单元尺寸沿多行多列周期性排列构成的、具有双频带隙特性的电磁带隙结构；在此电磁带隙结构中，相邻的两个电磁带隙结构单元间紧密相连，故可以通过调节电磁带隙结构单元的单元尺寸使得电磁带隙结构的双带隙频率覆盖天线工作所需的两个带隙频率。其中，第一金属贴片及第二金属贴片分别与金属地板及在水平面上相邻的第一金属贴片或第二金属贴片相互作用形成等效谐振电路，从而在特定频段呈现高阻抗特性，从而抑制表面波在其表面的传播；第一金属贴片的尺寸主要影响低频带隙的范围，而第二金属贴片的尺寸则主要影响高频带隙的范围，介质层的厚度则会影响带隙的带宽。具体地，在此电磁带隙结构中，设置令第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案为尺寸相同且轮廓边缘对齐的矩形，且第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案的轮廓边缘与第一金属贴片及第二金属贴片的平面图案的轮廓边缘之间留有间隙，进而令排列形成的电磁带隙结构中相邻单元的第一金属贴片及第二金属贴片间均留有一定间隙，从而在受到平行于贴片的电压作用时，电荷会在相邻贴片末端大量积累，形成第一金属贴片及第二金属贴片自身的等效电容，同时电荷在金属贴片、金属通孔及金属地板间来回流动，形成第一金属贴片及第二金属贴片自身的等效电感。具体地，在电磁带隙结构中，第一金属贴片自身的等效电感l1和与相邻单元的第一金属贴片之间的等效电容c1构成一个低频谐振，第二金属贴片自身的等效电感l2与相邻单元的第二金属贴片之间的等效电容c2构成另一个高频谐振，从而实现了双带隙特性；通过调节第一金属贴片中c形槽孔的大小可以调整等效电感l1的大小，调节相邻单元中第一金属贴片间的间距可以调整等效电容c1的大小；同理，调节相邻单元中第二金属贴片间的间距可以调整等效电容c2的大小，从而实现通过调节电磁带隙结构单元的单元尺寸来调整谐振频率和带隙频带。进一步地，为了使得电磁带隙结构的双带隙频率能同时覆盖天线工作所需的两个带隙频率，同时还能具有更小的结构尺寸，通过在第一金属贴片中央对称开设四个c形槽孔，且c形槽孔的开口侧均朝向正方形中心，c形槽孔远离开口一侧平行于正方形的边，c形槽孔开口两侧平行于正方形的对角线，有效地提升了第一金属贴片的等效电容和等效电感，使得第一金属贴片的带隙向低频偏移，从而在相同所需低频的带隙频段的情况下可适用于更小的电磁带隙结构的尺寸；经反复测试可知，在结构相同且产生相同带隙频段的情况下，采用设有c形槽孔的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有双带隙特性的电磁带隙结构，包括若干个电磁带隙结构单元，其特征在于，所述电磁带隙结构单元包括由上至下粘接设置的第一金属贴片、第一介质层、第二金属贴片、第二介质层和金属地板，且所述第一金属贴片、第二金属贴片、第一介质层、第二介质层及金属地板中心对齐设置；所述电磁带隙结构单元中心还设有竖直贯穿所述第一介质层、第二金属贴片和所述第二介质层的金属通孔；
2.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其特征在于，在所述电磁带隙结构单元中，所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案尺寸相同且轮廓边缘对齐。
3.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其特征在于，在所述电磁带隙结构单元中，所述第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案为正方形，且其轮廓边缘与所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案的轮廓边缘平行设置。
4.根据权利要求3所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案的边长为1-2mm；所述第一介质层、第二介质层及金属地板的平面图案的尺寸为(1-3)×(1-3)mm。p>
5.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，相邻的两个第一金属贴片间的间距为0.1-0.8mm；相邻的两个第二金属贴片间的间距为0.1-0.8mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述C形槽孔远离开口一侧平行于正方形的边，且所述C形槽孔开口两侧平行于正方形的对角线。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层的相对介电常数均为3.3；所述第一介质层的厚度为0.3-0.7mm，第二介质层的厚度为0.05-0.3mm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述电磁带隙结构单元中，所述金属通孔的直径为0.2-0.4mm。
9.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述C形槽孔的槽宽为0.2-0.5mm；相对设置的两C形槽孔间的距离为0.6-1.2mm；所述第二金属贴片的平面图案中，所述方环形的环宽为0.3-0.7mm。
10.一种阵列天线，其特征在于，包括发射单元和接收单元，并加载有如权利要求1至9中任一项所述的电磁带隙结构；所述电磁带隙结构位于所述发射单元和所述接收单元中间；所述发射单元和所述接收单元具有与所述电磁带隙结构一致的叠层结构并一体制备形成PCB。
...【技术特征摘要】
1.一种具有双带隙特性的电磁带隙结构，包括若干个电磁带隙结构单元，其特征在于，所述电磁带隙结构单元包括由上至下粘接设置的第一金属贴片、第一介质层、第二金属贴片、第二介质层和金属地板，且所述第一金属贴片、第二金属贴片、第一介质层、第二介质层及金属地板中心对齐设置；所述电磁带隙结构单元中心还设有竖直贯穿所述第一介质层、第二金属贴片和所述第二介质层的金属通孔；
2.根据权利要求1所述的电磁带隙结构，其特征在于，在所述电磁带隙结构单元中，所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案尺寸相同且轮廓边缘对齐。
3.根据权利要求2所述的电磁带隙结构，其特征在于，在所述电磁带隙结构单元中，所述第一介质层、第二介质层及金属地板在水平方向上的平面图案为正方形，且其轮廓边缘与所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案的轮廓边缘平行设置。
4.根据权利要求3所述的电磁带隙结构，其特征在于，所述第一金属贴片的平面图案及所述第二金属贴片的平面图案的边长为1-2mm；所述第一介质层、第二介质层及金属地板的平面图案的尺寸为(1-3)×(1-3)mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电磁带隙结构，其特征在于，相邻的两个第一金属贴...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆崇，陈涛，贾鹏程，孔翔鸣，
申请(专利权)人：武汉星伴通信设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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