专利名称：矩形环状电磁带隙高阻抗背板平面结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种二维电磁带隙高阻抗背板的平面周期结构，属于物理电子学 技术领域。
背景技术：
EBG(Electromagnetic Bandgap)，亦称做光子晶体。其研究在最近二十几年来得 到了飞速的发展。任何不同介质和金属的周期性排列都可以形成电磁带隙，其中一些特定 结构(晶格类型，周期，填充比等)的电磁晶体具有类似半导体材料中电子禁带的“电磁禁 带”，即特定频率的电磁波在结构内无法传播。为了实现行波管的小型化和平面化，利用EBG结构代替印制电路行波管中的介质 基板，能改善效率下降的问题，实现行波管的印刷电路化；使用介质/金属混合式EBG来取 代金属波导，可抑制模式竞争，提高行波管中的重要结构——慢波电路的传输性能。EBG背板结构主要分为蘑菇形和共面紧凑型两种，后者更易于加工，因而广泛采 用。经典的共面紧凑型EBG结构在带宽和衰减幅度等传输特性上仍有广泛的提升空间。
发明内容技术问题有鉴于此，本实用新型的目的是提出一种新型的布拉格矩形二维电磁 带隙高阻抗背板平面结构，能够在同样的尺寸和频率要求下，产生更宽的阻带带宽和更强 的阻带衰减特性。技术方案本实用新型的一种布拉格矩形二维电磁带隙高阻抗背板平面结构由多 个平面结构单元在金属板上组成有序的周期结构组成，每个平面结构单元由外金属矩形曲 线、内金属矩形曲线、内连接线、外连接线组成；外金属矩形曲线与内金属矩形曲线之间由 内连接线连接，各平面结构单元之间由外连接线连接。平面结构单元是两层结构或多层结构，两层结构时，由外金属矩形曲线与内金属 矩形曲线组成；多层结构时，在外金属矩形曲线与内金属矩形曲线之间再插入类似结构，并 分别由内连接线进行连接。外金属矩形曲线、内金属矩形曲线是矩形或是圆形或其它封闭曲线。由多个平面结构单元在金属板上组成有序的周期结构是四方周期、六角周期或其 它周期结构；各个单元之间由连接线连接。本实用新型原理基于布拉格光纤沿径向存在折射率的一维周期性结构，可看作是 一维光子晶体。考虑到布拉格光栅拥有带隙传输的滤波特性，借鉴布拉格光纤的几何特点 来设计新型的二维EBG结构。布拉格光纤径向有多层环形结构，对于平面EBG，采用两个环 形结构的嵌套，得到环形EBG结构。相比而言，环形结构加工比矩形要困难的多。因而在拓 扑结构保持不变的前提下，将环形改成直角的矩形结构，可以很好的保留布拉格光纤所具 有的滤波特性。有益效果通过对采用本结构的微带线器件的传输特性仿真，本实用新型与现有的经典共面紧凑型EBG结构相比，本结构的阻带带宽更大，阻带衰减更强，传输曲线边缘更 陡直，可以更好的满足慢波结构对于微波频段的表面波抑制的要求。
以下结合附图对本发明作进一步的阐述。
图1是本实用新型布拉格矩形二维EBG高阻抗背板平面结构的单个元胞结构尺寸 图；图2是本实用新型单个元胞的色散曲线；图3是本实用新型3X6元胞周期结构的微带线仿真中背面的EBG结构；图4是本实用新型3X6元胞周期结构的微带线的传输特性曲线。
具体实施方式
本实用新型的布拉格矩形二维电磁带隙高阻抗背板平面结构由多个平面结构单 元在金属板上组成有序的周期结构组成，每个平面结构单元由外金属矩形曲线1、内金属矩 形曲线2、内连接线3、外连接线4组成；外金属矩形曲线1与内金属矩形曲线2之间由内连 接线3连接，各平面结构单元之间由外连接线4连接。平面结构单元是两层结构或多层结构，两层结构时，由外金属矩形曲线1与内金 属矩形曲线2组成；多层结构时，在外金属矩形曲线1与内金属矩形曲线2之间再插入类似 结构，并分别由内连接线3进行连接。外金属矩形曲线1、内金属矩形曲线2可以是矩形或是圆形或其它封闭曲线。由多个平面结构单元在金属板上组成有序的周期结构是四方周期、六角周期或其 它周期结构；各个单元之间由连接线5连接。如图1所示为本实用新型新提出的EBG元胞结构，黑色部分为金属；图2为对于单 个元胞结构仿真得到的色散曲线，横坐标为从0到360度的相移，纵坐标为频率，5条曲线分 别从低到高分别代表模式1到模式5的色散曲线，两条虚线为以介质材料(介电常数10. 2) 中光速为基础的光线。模式1和模式2之间即为传输带隙，此处为不完全传输带隙，即某些 范围的相移内该频率范围的波无法传播。图3为3X6元胞周期结构的微带线仿真结构的 背面图形，为本发明的二维EBG周期结构。图4为3X6元胞周期结构的微带线的传输特性 曲线，可以看到在IOGHz附近有明显的带阻传输特性，且衰减很强，边缘很陡峭。
权利要求1.一种矩形环状电磁带隙高阻抗背板平面结构，其特征在于该平面结构由多个平面结 构单元在金属板上组成有序的周期结构组成，每个平面结构单元由外金属矩形曲线(1)、内 金属矩形曲线O)、内连接线(3)、外连接线(4)组成；外金属矩形曲线(1)与内金属矩形曲 线⑵之间由内连接线⑶连接，各平面结构单元之间由外连接线⑷连接。
2.如权利要求1所述的矩形环状电磁带隙高阻抗背板平面结构，其特征在于平面结构 单元是两层结构或多层结构，两层结构时，由外金属矩形曲线(1)与内金属矩形曲线(2)组 成；多层结构时，在外金属矩形曲线(1)与内金属矩形曲线(2)之间再插入同类结构，并分 别由内连接线C3)进行连接。
3.如权利要求1或2所述的矩形环状电磁带隙高阻抗背板平面结构，其特征在于外金 属矩形曲线(1)、内金属矩形曲线(2)是矩形或是圆形。
4.如权利要求1、2所述的矩形环状电磁带隙高阻抗背板平面结构，其特征在于由多个 平面结构单元在金属板上组成有序的周期结构是四方周期、六角周期或其它周期结构；各 个单元之间由连接线(5)连接。
专利摘要本实用新型公开一种布拉格二维电磁带隙高阻抗背板平面结构，由单个元胞组成的有序拓扑结构。该平面结构由多个平面结构单元在金属板上组成有序的周期结构组成，每个平面结构单元由外金属矩形曲线(1)、内金属矩形曲线(2)、内连接线(3)、外连接线(4)组成；外金属矩形曲线(1)与内金属矩形曲线(2)之间由内连接线(3)连接，各平面结构单元之间由外连接线(4)连接。该结构基于布拉格结构带隙传输的滤波特性，设计出了新型的EBG背板元胞结构。与现有的经典共面紧凑型EBG结构相比，本结构的阻带带宽更大，阻带衰减更强，传输曲线边缘更陡直，可以更好的满足慢波结构对于微波频段的表面波抑制的要求。
文档编号H01P1/203GK201845843SQ201020256718
公开日2011年5月25日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者孙小菡, 柏宁丰, 樊鹤红, 陈令尧 申请人:东南大学