[发明专利]一种开缝隙结构的人工电磁软表面及其构建方法

说明书

本发明涉及一种小型化的电磁软表面结构及其构建方法，属于微波技术领域。通过在金属条带上设置平行于金属过孔列的缝隙列，缝隙列由等距排列在一条直线上的缝隙构成，且每个金属过孔均有相对应的缝隙，金属过孔与对应缝隙的几何中心连线与金属过孔列垂直，金属过孔与缝隙不相交，缝隙和金属过孔均处于金属条带范围内。以实现很大程度地降低金属条带的宽度，使结构更加小型化，而且用于贴片天线间的去耦效果良好。

技术领域

本发明涉及一种小型化的电磁软表面结构及其构建方法，属于微波技术领域。

背景技术

人工电磁软表面可以看作是一种一维的电磁带隙EBG(Electromagnetic BandGap)结构,即在该表面上的某个特定的方向上具有阻碍电磁波能量传播的特性。这种结构与蘑菇型电磁带隙结构相比，具有结构更紧凑,滤波效果好的特性，更有利于小型化的应用。所以人工电磁软表面受到人们的青睐，已经被广泛的应用于阵列天线间的去耦，增强天线的效率，以及天线后向辐射的控制。

传统的人工电磁软表面结构为：底层为金属接地平板，中间为介质基板，上层为金属条带，金属条带通过一排沿直线等距分布的金属过孔与金属接地平板相导通，如图1所示。

现在的主要问题在于，当应用于阵列天线的去耦时，由于阵列天线的尺寸设计越来越小，要求两个相邻的天线阵列单元间的距离越来越小，特别是天线工作在低介电常数的介质基板上时,使得传统的人工电磁软表面结构的应用受到限制。所以电磁软表面的小型化是一个关键的问题。

为解决上述问题，现有的技术主要有：(1)增加金属过孔的周期，但是周期的增加是有限的，而且周期过大，软表面带隙受到严重的影响。(2)传统软表面的金属条带边缘变成三角形锯齿边缘，或者变成具有突出的小矩形的边缘，这种方法可以使带隙向低频移动，带宽有所增加,但是这种方法也相当于增加了单个金属条带的宽度。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为实现不影响其他参数效果的同时，且增加带宽，本发明提供了一种开缝隙结构的人工电磁软表面。

该开缝隙结构的人工电磁软表面是基于传统的人工电磁软表面,包括底层的金属接地平板，介质基板的中间层和上层的金属条带，金属条带通过一排沿直线等距分布的金属过孔与金属接地平板相导通，其特点在于：

还包括设置在金属条带上的缝隙列，缝隙列平行于金属过孔列由等距排列在一条直线上的缝隙构成，每个金属过孔均有相对应的缝隙，金属过孔与对应缝隙的几何中心连线与金属过孔列垂直，且金属过孔与缝隙不相交，缝隙和金属过孔均处于金属条带范围内；

所述缝隙的形状呈矩形C的形状，矩形C的开口边即缝隙开口边背离所在金属条带上的金属过孔列，且平行于所属金属条带上的金属过孔列；上述矩形C为一组对边平行于金属过孔列的矩形框，在背离金属过孔列的矩形框平行边中间开口即缝隙开口边。

其中金属条带的宽度为W,同一金属条带上的金属过孔的间距为P,金属过孔的直径为D，介质基板的厚度为h,缝隙的宽度为W1；以矩形C所在矩形框外围矩形定：缝隙开口边所在矩形边的长度为L1，矩形的另一条边为L2,缝隙开口边的两条边长度均为L3,L1<P,L2>2W1,0<L3<L1/2。

当金属过孔列位于金属条带中间时，在每个金属条带上设置两列关于金属过孔列呈镜像对称的缝隙列，即金属过孔列两侧均设有缝隙列，金属过孔与对应的2个缝隙的几何中心呈3点一线且与该金属条带上的金属过孔列垂直，呈镜像的一对缝隙的最短距离为d1,d1>D,2L2+d1<W。

当金属过孔列不位于金属条带中间时，仅在每个金属条带上设置一列缝隙列，此缝隙列在金属过孔列到金属条带边缘距离更远的一侧；金属过孔列没有缝隙列一侧的金属条带边缘到缝隙的最短距离为d2,d2>D,L2+d2<W。如图3所示。