一種介質基板及使用該介質基板的微帶貼片天線制造技術

本實用新型專利技術涉及一種介質基板，包括至少一個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括基板和附著在所述基板側面或者嵌入在基板內部的至少兩個人造微結構，所述人造微結構與預設電場方向平行；該介質基板具有較高的介電常數。本實用新型專利技術還公開了一種使用該介質基板的微帶貼片天線，由于介質基板的介電常數較高，所以有利于實現微帶貼片天線的小型化。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術技術涉及一種新材料，更具體地說，涉及一種介質基板及使用該介質基板的微帶貼片天線。
技術介紹
人工電磁材料，是一種能夠對電磁波產生響應的新型人工合成材料，由基板和附 著在基板上的人造微結構組成。由于人造微結構通常是由導電材料構成的具有一定幾何圖案的結構，因此能夠對電磁波產生響應,從而使人工電磁材料整體體現出不同于基板的電磁特性。介電常數是以絕緣材料為介質與以真空為介質制成同尺寸電容器的電容量之比值，其表示在單位電場中，單位體積內積蓄的靜電能量的大小。介電常數表征電介質極化并儲存電荷的能力。高介電常數的材料放在電場中，電場的強度會在材料內有可觀的下降。在高介電常數材料中，電磁波會變很短，有利于縮小射頻及微波器件的尺寸。現有的材料絕大多數介電常數的變化范圍都很小。目前常用的介質基板通常采用FR4(玻璃纖維環氧樹脂)、F4B (聚四氟乙烯玻璃布)和陶瓷等；其中FR4成本低，但是介電常數較低，在GHz頻段一般為3至4左右，而且損耗很大(損耗角正切tan δ達到O. 02) ；F4B損耗比FR4小(損耗角正切tan δ為O. 001)，但是成本較FR4高，而且其介電常數也比較低，在GHz頻段一般為2至3左右；因此基板采用FR4和F4B都不利于實現器件的小型化。陶瓷的介電常數一般在20至60左右，損耗角正切tan δ為10_4左右，雖然陶瓷的介電常數相對較高，但是隨著其介電常數的增高其損耗和成本都會增加，此外陶瓷不易打磨和鉆孔，會增加加工成本。因此FR4、F4B和陶瓷都不是理想的高介電常數介質基板材料。微帶貼片天線具有質量輕、體積小和易于制造等優點，已廣泛應用于個人無線通訊中。微帶貼片天線包括微帶貼片(輻射元)、介質基板和接地層(參考地GROUND)，介質基板可以包括一層或者多層人工電磁材料片層。對于微帶貼片的饋電方式可以是通過微帶線側饋，也可以是通過同軸線饋電。在后一種饋電方式中，同軸線的內導體穿過介質基板與微帶貼片相連通。當介質基板的介電常數提高N倍時，由波長與介電常數的關系λ= λ 進入介質基板的波長為原來的l/VL微帶貼片天線的尺寸相應地也可以縮小為原來的1/VW，因此提高介質基板的介電常數有利于實現微帶貼片天線的小型化，但是提高介電常數后電磁損耗通常會大幅提高使得微帶貼片天線的電氣性能明顯降低。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種介質基板，該介質基板是一種人工電磁材料，其在一定的頻段內具有較高的介電常數。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種介質基板，包括至少一個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括基板和附著在所述基板側面或者嵌入在基板內部的至少兩個人造微結構，所述人造微結構與預設電場方向平行。在本技術的優選實施方式中，所述基板為平面，預設電場方向與所述基板的上下表面垂直，則所述人造微結構與所述基板的上下表面垂直設置。在本技術的優選實施方式中，至少有兩個人造微結構通過導電材料電連接。在本技術的優選實施方式中，所述電連接的人造微結構位于同一人工電磁材料片層或者位于不同人工電磁材料片層。在本技術的優選實施方式中，所述基板為陶瓷材料、FR4、F4B、樹脂基材料、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料。本技術還公開了一種使用該介質基板的微帶貼片天線，包括介質基板、微帶貼片和接地層，所述微帶貼片位于所述介質基板的上表面、所述接地層位于所述介質基板的下表面，所述介質基板包括至少一個人工電磁材料片層，每個人工電磁材料片層包括基板和附著在所述基板側面或者嵌入在基板內部的至少兩個人造微結構，所述人造微結構與預設電場方向平行。在本技術的優選實施方式中，所述基板為平面，預設電場方向與所述基板的上下表面垂直，則所述人造微結構與所述基板的上下表面垂直設置。在本技術的優選實施方式中，至少有兩個人造微結構通過導電材料電連接。在本技術的優選實施方式中，所述電連接的人造微結構位于同一人工電磁材料片層或者位于不同人工電磁材料片層。在本技術的優選實施方式中，所述基板為陶瓷材料、FR4、F4B、樹脂基材料、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料。實施本技術，具有以下有益效果通過在介質基板中設置人造微結構可以提高介質基板的介電常數，由于介質基板中的人造微結構與預設電場方向平行，當一定頻率的預設電場平行通過人造微結構表面時，人造微結構會產生諧振，通過改變人造微結構的形狀或者尺寸可以調整介質基板的介電常數，而且具有上述結構的介質基板其電磁損耗(用損耗角正切來表示)沒有明顯提高。將該介質基板應用在微帶貼片天線中有利于實現微帶貼片天線的小型化，由于介質基板的電磁損耗沒有隨介電常數的增加而大幅上升，所以微帶貼片天線的電氣性能沒有明顯降低。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本技術作進一步說明，附圖中圖I是實施例中的介質基板的前視圖示意圖；圖2是實施例中介質基板的透視圖的示意圖；圖3是圖2所示介質基板的介電常數特性仿真示意圖；圖4是圖2所示介質基板的損耗角正切特性仿真示意圖；圖5是具有兩層人工電磁材料片層的介質基板的如視圖的不意圖；圖6是不同人工電磁材料片層內的人造微結構相互電連接的介質基板的前視圖的不意圖；圖7是不同人工電磁材料片層內和同一人工電磁材料片層內的相鄰人造微結構相互電連接的介質基板的如視圖的不意圖；圖8至圖12是人造微結構的可能結構示意圖；圖13是使用實施例中的介質基板的微帶貼片天線的拆分結構示意圖。具體實施方式本實施例提供一種介質基板，包括一個人工電磁材料片層，當然也可以包括多個人工電磁材料片層，當具有多個人工電磁材料片層時，相鄰人工電磁材料片層沿垂直于其上下表面的方向可以通過機械連接、焊接或者在相鄰的人工電磁材料片層之間填充可連接二者的物質將兩者粘合等方式組裝成一體，比如圖5所示的介質基板包括通過粘合層3粘合在一起的兩個人工電磁材料片層I和2。如圖2所示，本實施例中人工電磁材料片層包括基板和附著在基板側面和嵌入在基板內部的多個陣列排布人造微結構。當基板為平面，預設電場的方向與基板的上下表面垂直時，人造微結構與介質基板的上下表面垂直設置如圖I所示。人造微結構的排布不限于圖2中的矩形陣列排布也可以為圓形陣列、扇形陣列等其他幾何方式排布，只要其與電場的方向平行即可；垂直于介質基板上下表面的人造微結構可以通過垂直打孔(埋孔)嵌入導電材料或者對覆銅層的表面刻蝕或者其他的生產工藝來實現。基板選用介電常數為16的陶瓷材料，其損耗角正切為10-4，當然也可以采用FR4、F4B、樹脂基材料、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料。人造微結構由銅線制成，當然也可以為其他導電材料，人造微結構包括相互正交的四個支路，每個支路呈T型結構，任一所述T型支路以T型中的豎直線的末端為交點彼此相連，各支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。其中T型結構的上面橫線的長度為I. 3毫米、T型結構中的豎直線的長度為I. 95毫米，銅線的線寬為O. 18毫米、厚度為O. 018毫米；如圖3和圖4所示，經過仿真測得具有這種結構的介質基板在3GHz時，其介電常數為80，損耗角正切為8Χ10Λ相對于純陶瓷材料的基板其介電常數得到了大本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種介質基板,包括至少一個人工電磁材料片層,其特征在于,每個人工電磁材料片層包括基板和附著在所述基板側面或者嵌入在基板內部的至少兩個人造微結構，所述人造微結構與預設電場方向平行。2.根據權利要求I所述的介質基板，其特征在于，所述基板為平面，預設電場方向與所述基板的上下表面垂直，則所述人造微結構與所述基板的上下表面垂直設置。3.根據權利要求I所述的介質基板，其特征在于，至少有兩個人造微結構通過導電材料電連接。4.根據權利要求3所述的介質基板，其特征在于，所述電連接的人造微結構位于同一人工電磁材料片層。5.根據權利要求3所述的介質基板，其特征在于，所述電連接的人造微結構位于不同人工電磁材料片層。6.一種微帶貼片天線，包括介質基板、微帶貼片和接地層，所述微帶貼片位于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉若鵬，欒琳，周添，尹小明，
申請(專利權)人：深圳光啟創新技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：