[发明专利]基于皮亚诺LS算法填充曲线的开槽超宽频UC-EBG结构

说明书

本发明是基于皮亚诺LS算法填充曲线(Peano LS algorithm space‑filling curve,PSF)的开槽共面紧凑型电磁带隙(Uniplanar Compact Electromagnetic Band Gap,UC‑EBG)结构，属于电磁传播与接收的技术领域。本发明提出了基于皮亚诺LS算法曲线结构填充到不同区域内的UC‑EBG结构，如摘要附图，(a)表示将基于皮亚诺LS算法第三次迭代结构填充到镂空的正方形中简称SP‑UC‑EBG，(b)表示将基于皮亚诺LS算法第三次迭代结构填充到以皮亚诺曲线与正方形的组合的区域内简称PP‑UC‑EBG。本发明设计的分形UC‑EBG结构具有超宽带、带隙可调的特点。在相同结构不变的情况下，本发明通过改变结构的尺寸，可得到不同的带宽，在填充区域不变的情况下改变不同的镂空边界，也可得到不同的带宽，本发明设计的两款EBG结构可广泛应用于PCS、Bluetooth、Wi‑max、60GHz高频以及微波天线中。

技术领域

本发明提出了基于皮亚诺LS算法填充曲线的开槽超宽频分形UC-EBG结构，其特点是它具有超宽带，尺寸灵活可变的结构模型。属于电磁波传播与接收的技术领域。

背景技术

1.分形结构概念

分形结构最初是由Mandelbrot提出的，表征是一组复杂的形状，他们在其几何结构中具有固定的自相似性和空间填充特性。他们具有以下的特征：

(1)初始图形简单：每一次迭代的曲线都是按照一定的规则，从简单图形演化而来。

(2)迭代规则较简单：通过简单的生成规则，产生不同的结构。

(3)充满空间特性：只要迭代次数足够大，曲线就可以充满整个区域。

正是由于分形理论的提出，分形几何的使用对科学和工程的很多领域都有显著的影响，其中之一就是天线。除了天线使用外，分形几何也可以用于设计电磁带隙结构。在2017年就提出一种基于分形结构的EBG(文献1，Jing Zhang,Guoping Ci,Yajie Cao,NingWang,and Huiping Tian.A Wide Band-Gap Slot Fractal UC-EBG Based on MooreSpace-Filling Geometry for Microwave Application)。

2.EBG阻带特性

EBG结构具有两个显著的特性：一是阻止特定频率内电磁波的传播；二是对特定频率内的入射波具有同相的反射波，类似于自然界中不存在的理想磁导体。本发明根据EBG结构的表面波特性，即阻止特定频率内电磁波传播的特性进行研究的。表面波在天线辐射的过程中会消耗一部分能量，影响天线辐射，从而降低了天线的增益。电磁带隙结构具有禁带特性，通过天线辐射体周围引入电磁带隙结构，可抑制表面波在天线表面的传播，从而提高天线的增益(文献2 Rong Hongying，Qian Wang，Shuo Chen,Yajie Cao,and HuipingTian.Wide stopband miniaturized“I”-typed EBG with DGS)。

3.UC-EBG的特性

据2可知，EBG具有两大特性，根据这两大特性EBG可分为四类：接地板缺陷型，基地打孔型，高阻抗表面型，共面紧凑型。其中UC-EBG结构属于紧凑型，与相比其它三种具有很多优势：(1)与接地板缺陷型相比，UC-EBG具有更紧凑的特性；(2)与基地打孔型相比，UC-EBG表面没有通过金属棒与接地板连接起来，因而加工简单，成本低。(3)与高阻表面EBG结构相比，UC-EBG表面没有通过金属棒与接地板相连，因而加工成本低。本发明就属于UC-EBG的范畴。

4.UC-EBG的应用前景