一種電磁軟表面結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在特定頻帶內(nèi)可抑制表面波傳播的電磁軟表面結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法，屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】。其特點(diǎn)在于基于軟表面貼片為矩形條帶邊緣加相互交錯(cuò)的矩形鋸齒的基礎(chǔ)上，沿矩形鋸齒的下邊緣即矩形條帶寬邊方向設(shè)有一個(gè)矩形槽，導(dǎo)電通孔位于同側(cè)矩形鋸齒上。L為矩形鋸齒的長度，P為矩形鋸齒的寬度，矩形槽沿矩形條帶長邊方向的長度為L1，矩形槽沿矩形條帶寬邊方向的長度為w1，w為矩形條帶的寬度，w的取值范圍為其中εr為介質(zhì)層介電常數(shù)，λ0為工作波長，L≤3mm，P小于兩通孔間距離的一半。本發(fā)明可直接應(yīng)用于減少微帶天線間耦合。
【專利說明】一種電磁軟表面結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在特定頻帶內(nèi)可抑制表面波傳播的電磁軟表面結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方 法，屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】?？芍苯討?yīng)用于減少微帶天線間耦合。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了使手持無線通信設(shè)備的整個(gè)體積小型化和隨著陣列天線的小型化，其中的天 線將被放置的非?？拷?。這將引起天線間強(qiáng)烈的耦合作用，從而惡化天線的性能。為了減 小天線間耦合作用，研究人員提出了許多不同的方法。其中最常用的方法就是使用高阻抗 表面（HIS)和電磁帶隙結(jié)構(gòu)（EBG)。然而這些方法往往很少考慮加入結(jié)構(gòu)后對天線輻射模 式的影響，并且天線間的間距一般相對較大從而使在中心頻率處的耦合作用本身就很小。
[0003] 電磁軟表面結(jié)構(gòu)具有抑制給定方向表面波傳播的性質(zhì)，可應(yīng)用于減小天線間的耦 合作用。相對于高阻抗表面和電磁帶隙結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用于減小天線間耦合，減小幅度更大，減 小帶寬更寬，兩天線可放置更近，從而減小天線間間距，且加入電磁軟表面結(jié)構(gòu)后沒有惡化 天線輻射。目前電磁軟表面的研究主要關(guān)注兩方面：一是阻帶帶寬的展寬，二是小型化技 術(shù)。現(xiàn)有改進(jìn)電磁軟表面的方法主要是在傳統(tǒng)的矩形條帶軟表面邊緣增加不同形狀的鋸 齒形結(jié)構(gòu)。Said A.Abushamleh等在2014年發(fā)表的最新關(guān)于電磁軟表面的文章中，采用矩 形條帶邊緣加相互交錯(cuò)矩形鋸齒的電磁軟表面結(jié)構(gòu)。其所設(shè)計(jì)電磁軟表面結(jié)構(gòu)（含八個(gè)電 磁軟表面單元）在單元周期為8_時(shí)，中心頻率為6GHz，相對帶寬為8. 1 %;當(dāng)電磁軟表面 (含一個(gè)電磁軟表面單元）應(yīng)用于減縮兩微帶天線耦合作用時(shí)相對帶寬為2%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對上述存在問題或不足，提供一種電磁軟表面結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方 法。
[0005] 該電磁軟表面結(jié)構(gòu)由軟表面貼片，介質(zhì)層，地層及貫穿軟表面貼片、介質(zhì)層和地層 的導(dǎo)電通孔，軟表面貼片為矩形條帶邊緣加相互交錯(cuò)的矩形鋸齒，軟表面貼片和地層均為 銅片，地層完全覆蓋介質(zhì)層底部，介質(zhì)層完全覆蓋軟表面貼片底部且介電常數(shù)范圍在2-6。 所述矩形條帶上沿矩形鋸齒的下邊緣即矩形條帶寬邊方向設(shè)有一個(gè)矩形槽，導(dǎo)電通孔位于 同側(cè)矩形鋸齒上，L為矩形鋸齒的長度，P為矩形鋸齒的寬度，矩形槽沿矩形條帶長邊方向 的長度為L1，矩形槽沿矩形條帶寬邊方向的長度為wl，w為矩形條帶的寬度，w的取值范圍 為

【權(quán)利要求】
1. 一種電磁軟表面結(jié)構(gòu)，包括軟表面貼片，介質(zhì)層，地層及貫穿軟表面貼片、介質(zhì)層和 地層的導(dǎo)電通孔，軟表面貼片為矩形條帶邊緣加相互交錯(cuò)的矩形鋸齒，軟表面貼片和地層 均為銅片，地層完全覆蓋介質(zhì)層底部，介質(zhì)層完全覆蓋軟表面貼片底部且介電常數(shù)范圍在 2-6,其特征在于：所述矩形條帶上沿矩形鋸齒的下邊緣即矩形條帶寬邊方向設(shè)有一個(gè)矩形 槽，導(dǎo)電通孔位于同側(cè)矩形鋸齒上，L為矩形鋸齒的長度，P為矩形鋸齒的寬度，矩形槽沿矩 形條帶長邊方向的長度為L1，矩形槽沿矩形條帶寬邊方向的長度為wl，w為矩形條帶的寬 度，W的取值范圍為，其中ε^為介質(zhì)層介電常數(shù)，Atl為工作波長，L彡3mm,P 小于兩通孔間距離的一半。
2. 如權(quán)利要求1所述電磁軟表面結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述Ll為相鄰2個(gè)矩形鋸齒間同 向的垂直距離，wl<w。
3. 如權(quán)利要求1或2所述電磁軟表面結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法為： 步驟一：在使用多個(gè)電磁軟表面單元進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的情況下，使用波導(dǎo)傳輸法，在Ansoft-HFSS中建立上述電磁軟表面結(jié)構(gòu)模型，電磁軟表面單元間的距離不小于3mm，仿真 傳輸系數(shù)S21，掃描優(yōu)化得到阻帶帶隙位于中心頻率附近范圍的電磁軟表面結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸； 步驟二：在Ansoft-HFSS中建立兩個(gè)大小相同的微帶天線模型，在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)仿 真天線兩端口間的傳輸系數(shù)，該模型由三部分構(gòu)成，自上而下依次是兩個(gè)微帶天線，介質(zhì) 層，地層；微帶天線貼片為銅片，兩微帶天線激勵(lì)源選擇集總端口LumpedPort，在天線模型 外設(shè)置一個(gè)空氣盒子，空氣盒子各面與軟表面結(jié)構(gòu)相應(yīng)各面距離不小于四分之一個(gè)工作波 長，邊界條件為福射邊界條件Radiation; 步驟三：在步驟二所建模型基礎(chǔ)上加入步驟一優(yōu)化得出軟表面貼片的一個(gè)單元，仿真 天線兩端口間的傳輸系數(shù)； 步驟四：制作加載有電磁軟表面的兩微帶天線，其中軟表面貼片位于兩微帶天線中間， 并在軟表面結(jié)構(gòu)上制作通孔，其中微帶天線，地層，軟表面貼片均為銅片，電磁軟表面結(jié)構(gòu) 的通孔鍍銅，介質(zhì)層選用介電常數(shù)同仿真時(shí)所用介電常數(shù)；在兩微帶天線饋源所處位置上 打通孔，焊接SM接頭，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA)測試該電磁軟表面結(jié)構(gòu)實(shí)際抑制天線耦 合的性能，即兩天線間的傳輸系數(shù)，掃描頻率范圍選用仿真時(shí)選取測試范圍。
【文檔編號(hào)】H01Q1/52GK104269643SQ201410474776
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】陳海燕, 黃星星, 韓滿貴, 謝建良, 鄧龍江 申請人:電子科技大學(xué)