[实用新型]电磁带隙结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波电路，尤其涉及微波电路中的电磁场的传播的控制。

背景技术

1987年，Yablonovitch和John分别在讨论周期性电介质结构对材料中光传播行为的影响时，各自独立地提出了“光子晶体”这一新概念。光子晶体就是一种介质在另一种介质中周期排列所组成的人造晶体，该排列周期为波长量级。光子晶体中介质折射率的周期变化对光子的影响与半导体材料中周期性势场对电子的影响相类似。在光子晶体中，由于介电常数在空间的周期性变化，也存在类似于半导体晶体那样的周期性势场。当介电常数的变化幅度较大且变化周期与光的波长可相比拟时，介质的布拉格散射将会产生带隙，即光子带隙(photonic bandgap，PBG)。光子晶体也叫电磁晶体(electromagnetic crystals)或光子带隙(电磁带隙)材料。光子晶体的基本特征是具有光子带隙，频率落在带隙中的电磁波是禁止传播的。

电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap，EBG)又是从PBG发展而来，它是一种具有周期性结构、能够使某些频段的电磁波无法从中通过，存在明显的禁带特性。利用这种特性，可以抑制电路的路问耦合、提高谐振器的Q值、制作低通滤波器、功分器等微波器件，还可以用来抑制天线旁瓣，提高天线增益和带宽，其应用前景十分广阔。

EBG结构本质上是由不同介质、金属以及混合体等单元按周期性排列所构成带阻滤波器，对特定频率电磁波具有带阻特性，同时还具有慢波效应，高阻抗表面特性等。EBG结构根据其不同特点和性能，可分为很多种类，主要分类方法有：按应用于不同类型的传输线分为用于微带线上、共面线上、槽线上、共面波导上等的电磁带隙结构；按周期性结构的空间维数分为一维、二维、三维结构；按周期的形状分为立方形、三角形、螺旋型和钻石形等；按媒质材料分为介质、金属、及金属/介质混合体等；按材料的性质分为各向同性、各同异性、旋波媒质、及双各向异性等；按周期单元的结构实现分为接地板蚀孔PBG结构(用于微波电路)、基片上钻孔、介质或金属杆排列(用于天线中)等。尽管EBG结构的种类及形式繁多，但其共同基本原理都能有效地抑制阻带范围内的电磁波，借以提高电路元件的性能。由于EBG结构可以抑制表面电流，因此可以通过选取合适的EBG结构组成内部或外部的表面，来减小由公共地中表面电流引起的耦合，从而达到隔离干扰源与受扰设备的目的。

现有的一种EBG结构为高阻抗表面(HIGP)型，介质的表面电流接地，相当于短路，表面电流、表面波得到抑制。电介质的上表面周期性地分布着正方形金属贴片，正方形贴片中央以金属导体柱使之与电介质下表面的金属底板相连接，其结构中具体参数有：金属贴片宽度＝5mm、相邻金属贴片间隔＝0.3mm、金属导体柱高度＝1.5mm、金属导体柱直径＝0.5mm、相邻金属导体柱中心距＝2.65mm。该结构可以等效为并联LC电路，金属贴片之间可以等效为电容C，L主要是金属导体柱与金属底板相连而在周围产生的电感。C和L的值是金属贴片和金属导体柱的结构特征的函数，可以通过一定的公式进行估算。

通常地，在印刷电路板上实现EBG结构时，还会出现一种上述EBG结构的变形，那就是：将正方形贴片改为直径较大的金属导体柱，如此，可以在印刷电路板的厚度方向区划为第一高度的较大的金属导体柱和第二高度的金属导体柱，较大的金属导体柱之间可以等效为电容C，显然这时的C值要较上述的金属贴片为大。然而，即便是这种结构，其带阻对应的频点还是会在5GHz以上，对于2.4GHz以下，甚至频点在几百MHz的应用，很难适用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种可以适用于较低频率的微波电路的EBG结构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术手段包括，提出一种电磁带隙结构，包括在电路板上形成的周期分布的多个电路单元，该电路板是多层的，每个电路单元包括一等效电容结构和与该等效电容结构相连的电感，该电感是通过分布在多个金属层上的导线构建而成的。

通过在电路板上直接构建电感，比如：线圈电感，可以很方便地设计LC等效电路中的电感L，从而简化实际应用中EBG结构的实现。

与现有技术相比，本实用新型的电磁带隙结构，可以很方便地在电路板上灵活实现，能够适用于较低频率的微波电路。

附图说明

图1是本实用新型的电磁带隙结构实施例的立面结构示意图。

图2是本实用新型的电磁带隙结构实施例的平面结构示意图。

具体实施方式