[实用新型]带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于电磁带隙结构的高频结构，尤其涉及带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构，属于物理电子学技术领域。

背景技术

电磁带隙结构(在光频领域称为光子带隙(Photonic Band Gap)，在微波领域一般称为电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG))是一种人造周期结构，能够在电磁波波长量级上制作器件并限制其中电磁波运行方向。利用金属电磁带隙结构实现谐振腔等功能器件具有非常优良的优点，可以使器件在较大尺寸上工作在S波段，但是原有基于电磁带隙结构构成的高频结构或谐振腔要求金属格点的直径/周期比在0.4以下才能保证器件的单模工作状态，而直径/周期比较小将会带来工艺上的困难，同时其Q值也没有大直径/周期比时高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构，能在较大的金属格点直径/周期比下实现单模工作，从而有效提高器件的Q值。

本实用新型采用如下技术方案：

一种带有多缺陷电磁带隙结构的高频结构，包括电磁带隙结构，所述电磁带隙结构上设有输入端口和输出端口，所述电磁带隙结构包括腔体，在腔体内设有金属隔板、电子注通道及金属柱，其特征在于金属柱围绕电子注通道呈晶格分布排列，内圈金属柱的直径比外圈金属柱的直径大。

传统的完整的EBG结构，中心有一个金属柱。本实用新型采用的EBG结构，去除了中心的金属柱构成第一缺陷，去除中心的金属柱后形成的空心通道即电子注通道。金属柱围绕电子注通道呈晶格分布排列，内圈金属柱直径比外圈金属柱直径大，构成第二缺陷，因此称之为多缺陷，也可称之为复合缺陷。

本实用新型的高频结构通过改变EBG缺陷结构的金属柱直径，即改变了金属格点的直径/周期比，可以有效地实现器件在大直径/周期比下的单模工作状态和高Q值工作状态。

本实用新型的高频结构在横向结构上选用两维EBG结构，利用EBG的限模与选频特性，对电磁波进行限模与选频，其基模为TMO1模；在纵向结构上利用金属隔板构造慢波，从而使得电磁波可以高效地与输入粒子流进行能量交换。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型采用多缺陷电磁带隙结构，实现了器件在大直径/周期比下的单模工作状态和高Q值工作状态，同时克服了小直径/周期比给制造工艺带来的困难。

本实用新型采用多缺陷电磁带隙结构，与原有高频结构相比，在相同波段下，结构尺寸比原有电磁带隙结构高频结构进一步增大，因此具有更好的散热特性；工作带宽比原有相同尺寸电磁带隙结构的高频结构的工作带宽明显增大。

本实用新型利用电磁带隙结构的周期结构特性，与现有的慢波技术结合，优化了原有高频结构的色散特性，通过选择合适的色散特性，可以制造出符合不同需求的高频结构。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的阐述。

图1是本实用新型高频结构的结构剖视图；

图2是本实用新型高频结构的左视图；

图3是本实用新型高频结构采用的多缺陷电磁带隙结构二维结构示意图；

图4是图1所示电磁带隙结构在b＝d＝0.3Λ时的带隙图；

图5是图1所示电磁带隙结构在d＝0.3Λ，b＝0.6Λ时的带隙图；

图6是固定外圈直径/周期比，改变内圈直径/周期比扫描得到的最低两阶频率变化图；

图7是固定内圈直径/周期比，改变外圈直径/周期比扫描得到的最低两阶频率变化图；

图8是图1所示结构在b/Λ＝0.9，d/Λ＝0.6以及d/Λ＝0.7时的最低两阶模场分布图；

图9是原有b＝d的电磁带隙结构的Q值随b/Λ的变化图；

图10是本实用新型高频结构采用的多缺陷电磁带隙结构的Q值随b/Λ的变化图；

图11是本实用新型高频结构与基于均匀型EBG结构的高频结构的耦合阻抗特性比较图。

具体实施方式