[发明专利]有源光子禁带天线的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源光子带隙天线。

光子带隙结构(PBG)是禁止特定频率带宽的光波传播的周期性结构。该结构首先用于光领域，但是近年来，它们的应用扩展至其它频率范围。光子带隙结构特别用于如滤波器、天线的微波设备、或类似设备。

在光子带隙结构中，发现了使用金属元件的周期性分布的金属结构，以及介电元件的周期性分布、但也是金属介电结构。

本发明涉及使用金属元件(更具体地，完全导电并周期性设置的平行杆)的光子带隙结构，一些杆由通过开关元件连接的部分形成，依据开关元件的状态，开关元件致使杆连续或间断。

背景技术

已经对使用金属元件(如，金属杆)的光子带隙天线进行了研究。因此，在Chin.Phys.Lett.Vol.19，no.6(2002)804中公开的由Lin Qien，FU-Jian，HE Sai-Ling，Zhang Jian-Wu所著的名为“Metal Photonic BandGap Resonant Antenna with High Directivity and High RadiationResistance”文章研究了由沿方向Z的无限长的平行金属杆形成的金属光子带隙谐振结构。

还在IEEE AP-S 2004中公开的P.Ratajczak，P.Y.Garel，P.Brachat所著的名为“A Beam Steering Antenna Controlled with a EBG Material”的文章中描述了由位于光子带隙结构中心的源构成的天线，其中，光子带隙结构由通过PIN二极管互连的杆的各部分形成的金属杆构成，PIN二极管实现了从连续状态至间断状态的转换。

发明内容

本发明涉及对以有限长度的金属杆制造的有源光子带隙天线(PBG)的改进，金属杆中的一些通过由开关元件互连的部分形成，开关元件能够致使杆连续或间断。因此，根据间断杆的位置，可以实现不同的辐射图案。

本发明涉及一种有源光子带隙天线(PBG)，该光子带隙天线包括：沿方向x、y的平面的辐射源，以及垂直于所述平面的由平行金属杆构成的光子带隙结构，直径为d的杆沿方向x以间隔周期a_x重复n_x次，并沿方向y以间隔周期a_y重复n_y次，通过由至少2个部分形成的连续杆和间断杆构成杆，其中，所述至少2个部分通过使杆连续或间断的开关元件进行连接，其特征在于，从辐射源所见的杆的至少一行中的杆之一是间断的杆。

根据一个实施例，间断杆包括多个部分t，使得t≥2。优选地，该部分的长度L等于A0/2，其中，A0是天线工作频率处的波长。因此，通过公式H＝(n_e+1)xL+n_exe给出了间断杆的总高度，其中：n_e与间断的个数相对应，L与该部分的长度相对应，以及e与开关元件的大小相对应。

根据本发明的另一特征，间断杆与从源所见的一行杆的外部杆相对应。

根据一个实施例，源是安装在地平面上(所述杆也安装在该地平面上)的单极子、安装在地平面上的DRA(介电谐振器天线)、偶极子等。杆由诸如铜、银、铝之类的金属材料制成。从PIN二极管或MEMs(代表微机电系统)中选择开关元件。

附图说明

在参照附图阅读以下描述时，本发明的其它特征和优点将更加显而易见，其中：

图1是具有3D辐射图案的、根据现有技术的光子带隙天线的高度图解性视图；

图2是根据本发明一个实施例的光子带隙天线的与图1相同的视图；

图3是用于本发明的间断杆的透视图；

图4图解性地示出了间断杆的四个可能方向以及相应的辐射图案；

图5图解性地示出了根据给定方向的间断杆的不同的可能位置以及相应的辐射图案；以及

图6图解性地示出了本发明的实施例变体。

具体实施方式