專利名稱：矩形環(huán)狀電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二維電磁帶隙高阻抗背板的平面周期結(jié)構(gòu)，屬于物理電子學(xué) 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
EBG(Electromagnetic Bandgap)，亦稱做光子晶體。其研究在最近二十幾年來得 到了飛速的發(fā)展。任何不同介質(zhì)和金屬的周期性排列都可以形成電磁帶隙，其中一些特定 結(jié)構(gòu)(晶格類型，周期，填充比等)的電磁晶體具有類似半導(dǎo)體材料中電子禁帶的“電磁禁 帶”，即特定頻率的電磁波在結(jié)構(gòu)內(nèi)無法傳播。為了實(shí)現(xiàn)行波管的小型化和平面化，利用EBG結(jié)構(gòu)代替印制電路行波管中的介質(zhì) 基板，能改善效率下降的問題，實(shí)現(xiàn)行波管的印刷電路化；使用介質(zhì)/金屬混合式EBG來取 代金屬波導(dǎo)，可抑制模式競爭，提高行波管中的重要結(jié)構(gòu)——慢波電路的傳輸性能。EBG背板結(jié)構(gòu)主要分為蘑菇形和共面緊湊型兩種，后者更易于加工，因而廣泛采 用。經(jīng)典的共面緊湊型EBG結(jié)構(gòu)在帶寬和衰減幅度等傳輸特性上仍有廣泛的提升空間。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提出一種新型的布拉格矩形二維電磁 帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，能夠在同樣的尺寸和頻率要求下，產(chǎn)生更寬的阻帶帶寬和更強(qiáng) 的阻帶衰減特性。技術(shù)方案本實(shí)用新型的一種布拉格矩形二維電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)由多 個平面結(jié)構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)組成，每個平面結(jié)構(gòu)單元由外金屬矩形曲 線、內(nèi)金屬矩形曲線、內(nèi)連接線、外連接線組成；外金屬矩形曲線與內(nèi)金屬矩形曲線之間由 內(nèi)連接線連接，各平面結(jié)構(gòu)單元之間由外連接線連接。平面結(jié)構(gòu)單元是兩層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，兩層結(jié)構(gòu)時，由外金屬矩形曲線與內(nèi)金屬 矩形曲線組成；多層結(jié)構(gòu)時，在外金屬矩形曲線與內(nèi)金屬矩形曲線之間再插入類似結(jié)構(gòu)，并 分別由內(nèi)連接線進(jìn)行連接。外金屬矩形曲線、內(nèi)金屬矩形曲線是矩形或是圓形或其它封閉曲線。由多個平面結(jié)構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)是四方周期、六角周期或其 它周期結(jié)構(gòu)；各個單元之間由連接線連接。本實(shí)用新型原理基于布拉格光纖沿徑向存在折射率的一維周期性結(jié)構(gòu)，可看作是 一維光子晶體?？紤]到布拉格光柵擁有帶隙傳輸?shù)臑V波特性，借鑒布拉格光纖的幾何特點(diǎn) 來設(shè)計新型的二維EBG結(jié)構(gòu)。布拉格光纖徑向有多層環(huán)形結(jié)構(gòu)，對于平面EBG，采用兩個環(huán) 形結(jié)構(gòu)的嵌套，得到環(huán)形EBG結(jié)構(gòu)。相比而言，環(huán)形結(jié)構(gòu)加工比矩形要困難的多。因而在拓 撲結(jié)構(gòu)保持不變的前提下，將環(huán)形改成直角的矩形結(jié)構(gòu)，可以很好的保留布拉格光纖所具 有的濾波特性。有益效果通過對采用本結(jié)構(gòu)的微帶線器件的傳輸特性仿真，本實(shí)用新型與現(xiàn)有的經(jīng)典共面緊湊型EBG結(jié)構(gòu)相比，本結(jié)構(gòu)的阻帶帶寬更大，阻帶衰減更強(qiáng)，傳輸曲線邊緣更 陡直，可以更好的滿足慢波結(jié)構(gòu)對于微波頻段的表面波抑制的要求。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。

圖1是本實(shí)用新型布拉格矩形二維EBG高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)的單個元胞結(jié)構(gòu)尺寸 圖；圖2是本實(shí)用新型單個元胞的色散曲線；圖3是本實(shí)用新型3X6元胞周期結(jié)構(gòu)的微帶線仿真中背面的EBG結(jié)構(gòu)；圖4是本實(shí)用新型3X6元胞周期結(jié)構(gòu)的微帶線的傳輸特性曲線。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的布拉格矩形二維電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)由多個平面結(jié)構(gòu)單 元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)組成，每個平面結(jié)構(gòu)單元由外金屬矩形曲線1、內(nèi)金屬矩 形曲線2、內(nèi)連接線3、外連接線4組成；外金屬矩形曲線1與內(nèi)金屬矩形曲線2之間由內(nèi)連 接線3連接，各平面結(jié)構(gòu)單元之間由外連接線4連接。平面結(jié)構(gòu)單元是兩層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，兩層結(jié)構(gòu)時，由外金屬矩形曲線1與內(nèi)金 屬矩形曲線2組成；多層結(jié)構(gòu)時，在外金屬矩形曲線1與內(nèi)金屬矩形曲線2之間再插入類似 結(jié)構(gòu)，并分別由內(nèi)連接線3進(jìn)行連接。外金屬矩形曲線1、內(nèi)金屬矩形曲線2可以是矩形或是圓形或其它封閉曲線。由多個平面結(jié)構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)是四方周期、六角周期或其 它周期結(jié)構(gòu)；各個單元之間由連接線5連接。如圖1所示為本實(shí)用新型新提出的EBG元胞結(jié)構(gòu)，黑色部分為金屬；圖2為對于單 個元胞結(jié)構(gòu)仿真得到的色散曲線，橫坐標(biāo)為從0到360度的相移，縱坐標(biāo)為頻率，5條曲線分 別從低到高分別代表模式1到模式5的色散曲線，兩條虛線為以介質(zhì)材料(介電常數(shù)10. 2) 中光速為基礎(chǔ)的光線。模式1和模式2之間即為傳輸帶隙，此處為不完全傳輸帶隙，即某些 范圍的相移內(nèi)該頻率范圍的波無法傳播。圖3為3X6元胞周期結(jié)構(gòu)的微帶線仿真結(jié)構(gòu)的 背面圖形，為本發(fā)明的二維EBG周期結(jié)構(gòu)。圖4為3X6元胞周期結(jié)構(gòu)的微帶線的傳輸特性 曲線，可以看到在IOGHz附近有明顯的帶阻傳輸特性，且衰減很強(qiáng)，邊緣很陡峭。
權(quán)利要求1.一種矩形環(huán)狀電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，其特征在于該平面結(jié)構(gòu)由多個平面結(jié) 構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)組成，每個平面結(jié)構(gòu)單元由外金屬矩形曲線(1)、內(nèi) 金屬矩形曲線O)、內(nèi)連接線(3)、外連接線(4)組成；外金屬矩形曲線(1)與內(nèi)金屬矩形曲 線⑵之間由內(nèi)連接線⑶連接，各平面結(jié)構(gòu)單元之間由外連接線⑷連接。
2.如權(quán)利要求1所述的矩形環(huán)狀電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，其特征在于平面結(jié)構(gòu) 單元是兩層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，兩層結(jié)構(gòu)時，由外金屬矩形曲線(1)與內(nèi)金屬矩形曲線(2)組 成；多層結(jié)構(gòu)時，在外金屬矩形曲線(1)與內(nèi)金屬矩形曲線(2)之間再插入同類結(jié)構(gòu)，并分 別由內(nèi)連接線C3)進(jìn)行連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的矩形環(huán)狀電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，其特征在于外金 屬矩形曲線(1)、內(nèi)金屬矩形曲線(2)是矩形或是圓形。
4.如權(quán)利要求1、2所述的矩形環(huán)狀電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，其特征在于由多個 平面結(jié)構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)是四方周期、六角周期或其它周期結(jié)構(gòu)；各 個單元之間由連接線(5)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種布拉格二維電磁帶隙高阻抗背板平面結(jié)構(gòu)，由單個元胞組成的有序拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該平面結(jié)構(gòu)由多個平面結(jié)構(gòu)單元在金屬板上組成有序的周期結(jié)構(gòu)組成，每個平面結(jié)構(gòu)單元由外金屬矩形曲線(1)、內(nèi)金屬矩形曲線(2)、內(nèi)連接線(3)、外連接線(4)組成；外金屬矩形曲線(1)與內(nèi)金屬矩形曲線(2)之間由內(nèi)連接線(3)連接，各平面結(jié)構(gòu)單元之間由外連接線(4)連接。該結(jié)構(gòu)基于布拉格結(jié)構(gòu)帶隙傳輸?shù)臑V波特性，設(shè)計出了新型的EBG背板元胞結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的經(jīng)典共面緊湊型EBG結(jié)構(gòu)相比，本結(jié)構(gòu)的阻帶帶寬更大，阻帶衰減更強(qiáng)，傳輸曲線邊緣更陡直，可以更好的滿足慢波結(jié)構(gòu)對于微波頻段的表面波抑制的要求。
文檔編號H01P1/203GK201845843SQ201020256718
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者孫小菡, 柏寧豐, 樊鶴紅, 陳令堯 申請人:東南大學(xué)