介质型电磁带隙结构的三维直线法分析

运用直线法建立了一种关于介质型电磁带隙结构(EBG)的全三维分析模型,在表明直线法分析思路的同时,详细介绍了计算中对非均匀介质层的处理过程。作为计算结果,对多种不同结构的二维及三维介质型EBG进行了有效分析,并提出了多种新型结构,为介质型EBG的设计提供参考。

交错叠层型介质栅电磁带隙结构的特性

用平面波展开法分析计算了适合三维应用的正交和斜交叠层型电磁带隙 (EBG)结构。提供了阻带宽度与各结构、材料参数的关系曲线,为工程设计提供了优 选结构的参考数据。从大量计算数据中归纳出:(1)这两种结构都不存在三维全方 向带隙;(2)对于传播方向与层面的法线的夹角不超过一定范围(约20°)的平面电磁 波存在公共阻带;(3)对于传播方向与层面的夹角不超过一定范围(约14°)的平面电 磁波,60°斜交介质栅在两个约120°的角域内(分角线沿菱形栅格的短对角线)也存 在公共阻带,正交介质栅结构逊于斜交介质栅结构;(4)上述传播方向基本垂直于和 基本平行于层面两种情况下的各自的公共阻带,随着传播方向从角域的中心向边缘 改变,由包含到交叠到分立,取决于层叠介质栅的具体结构和媒质参数。对某文献中 的柴堆式EBG结构进行了验证性仿真,所得结果与文献中的数据相符。

1D介质型EBG噪声隔离性能的有限元建模分析

提出了一种分析多层印刷电路板电源分配网络(power distribution network,PDN)中一维(1D)介质型电磁带隙(electromagnetic band-gap,EBG)结构噪声隔离性能的1D有限元数值计算方法.将1D介质型EBG的3D结构简化为1D有限元模型,通过直接求解波动方程获得传输系数T、反射系数R以及散射参数S.利用R-T曲线可直观地判定频率禁带,而采用分贝表示的S21参数则更方便评价噪声隔离度.根据介质型EBG的周期数、介电常数和周期长度等参数对噪声隔离性能影响的仿真结果,针对少周期、不完全禁带EBG结构提出了先采用多周期EBG结构预测禁带,再通过调整介电常数和周期长度扩展禁带和增强噪声隔离度的两阶段设计方法.采用3D全波电磁仿真验证了1D有限元算法的合理性.

加载电磁带隙结构的阶梯型微带天线设计及分析

为了减弱大气摩擦引起的高温损伤,航空飞行器雷达天线一般都会加装天线罩或介质窗,将电磁带隙(EBG)结构的禁带特性和阶梯型微带天线的带宽及良好的匹配特性相结合,设计了一种含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线,并计算分析了天线的辐射特性及介质窗对辐射特性的影响。结果表明:EBG结构产生的带隙能够制约天线表面波的传播,改善天线的带宽和增益性能,且当介质窗存在时,该结构亦可降低天线与介质窗间的互耦效应。这为含介质窗的EBG结构阶梯型微带天线的设计和应用提供了一定理论参考。

一种加载F型电磁带隙的多层SIW带通滤波器

无线通信技术的迅猛发展使得对射频器件的要求更加苛刻。基片集成波导滤波器对传统矩形波导滤波器尺寸相对减小,但是在实际应用中仍然存在尺寸过大、通带选择性差等问题。因此,提出了一种加载F型电磁带隙的双层基片集成波导带通滤波器。双层基片集成波导滤波器有效减小了滤波器的尺寸,而加载具有阻波特性的F型电磁带隙结构则极大地提高了滤波器的通带选择性能和带外抑制性能。最后,采用基于有限元全波分析方法的高频电磁软件HFSS,设计了一款中心频率为24 GHz、相对带宽为40%的带通滤波器,进一步验证了其电磁特性。

双层双频电磁带隙结构的电磁特性

提出了一种双层电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构,构建其电感电容(Inductance Capacitance,LC)等效电路并推算出双层EBG的谐振表达式,通过仿真软件对双层EBG结构上下两层的参数进行调节,分析各参数对电磁特性的影响规律,结果表明双层EBG可以产生两个零位相频率点,下层结构对应的零位相频率主要与下层的介质厚度及贴片大小有关,几乎不受上层的影响,而上层结构的谐振频率不仅与其自身参数有关也要考虑下层对其的影响,仿真结果与理论分析一致.该结构为EBG的具体设计和应用提供了指导依据.

基于电磁带隙结构在微带贴片天线中的应用的专利分析

近年来,电磁带隙(EBG)结构在提高天线性能,增加天线新功能方面有着意向不到的作用,提高微带天线系统的性能是EBG结构在微带天线中的一个重要应用。文章从基于EBG结构在微带天线中的应用的专利申请量、申请人以及性能三个方面对专利申请进行了统计分析。

介质型EBG结构对同步开关噪声抑制的有限元分析

研究了介质型电磁带隙结构对高速电路中电源/地平面间同步开关噪声的抑制作用。该介质型电磁带隙结构在抑制同步开关噪声的同时未破坏高速信号的电流返回路径,使高速信号的信号完整性得以保持。利用电磁场有限元方法将电源/地平面间同步开关噪声抑制的三维问题转化成二维问题进行处理,提高了计算效率。分析了介质型电磁带隙结构的介电常数对噪声抑制带宽的影响,利用了三维全波电磁场仿真软件HFSS对二维数值结果进行仿真验证,仿真结果与数值计算结果基本吻合,验证了二维数值算法的正确性。

基于电磁带隙结构的电源板高频噪声抑制设计

文章介绍了一种基于“构形理论”设计H形电源分配网络，结合EBG结构组成PCB电源板为电子器件供电设计方法，分析了电磁带隙结构基本工作原理，完成设计EBG电源板第零级到第二级H形电源分配网络，为EBG结构供电。经过仿真对比分析H型电源板直流特性和电源板整体噪声抑制效果，验证了该设计思路的合理性和有效性。

一种新型的可调性能的铁氧体EBG的特性分析

提出了一种新型的可利用改变外加偏置磁场对其特性进行调节的电磁带隙(EBG)——铁氧体EBG,并采用混合基有限元和Floquet定理相结合的方法,对其散射特性进行了仿真计算和数值分析。通过对不同外磁场下该类EBG的透射系数的频率响应的比较和分析表明该类EBG较相同结构的各向同性EBG具有更好的通带和阻带特性,更重要的是通过调节外加偏置磁场的确可以改变该EBG的工作状态。这将可能研发出一种新型的功能可调的EBG。

共电感电磁带隙结构的电磁干扰抑制性能研究

提出了一种抑制多层印刷电路板(PCB)电源分配网络(PDN)电磁干扰(EMI)的单元组共电感电磁带隙(EBG)结构。该EBG结构是在电源层上蚀刻阵列正八边形EBG单元,在四个相邻八边形EBG单元围成的公共区域内蚀刻出环绕的共享电感,并与四个EBG单元分别连接。研究分析了共电感绕制圈数以及单元尺寸对EBG结构性能的影响。仿真结果表明,该EBG结构可以较好地平衡感性、容性分布,频率禁带宽,EMI隔离性能优越,采用边长10 mm网格单元可在3.59~5.93 GHz、7.35~10 GHz实现噪声隔离度优于-40 dB的禁带性能;而采用边长30 mm的网格单元可在1.08~4.74 GHz的频带内实现噪声隔离度优于-60 dB的禁带性能。实验结果与仿真结果基本吻合。

基于EBG结构吸波材料在螺旋天线阵中的应用

研究了基于EBG结构的超薄吸波材料在螺旋天线阵RCS缩减中的应用。通过采取在EBG贴片之间加载集总电阻的方式实现吸波材料,并将螺旋天线阵金属底面用EBG吸波材料代替,以期实现了天线阵工作频带内RCS减缩的目标。实验结果表明,在EBGRAM的吸收频段内该吸波材料能有效缩减螺旋天线阵的RCS,同时保持天线单元辐射性能,仅前向增益有所下降。

EBG结构磁性材料微带天线的研究与设计

以磁性材料(JV-5)作为基板,设计双L型结构的微带天线,带宽是普通基板的2倍以上,尺寸缩小了40%。在此基础上引入电磁带隙(EBG)结构,设计了一种基于磁性基板EBG结构的微带天线,该EBG结构采用接地板腐蚀性,即在地板上腐蚀出周期H型和圆形结构,采用电磁仿真软件HFSS14.0进行仿真设计。结果显示,与非磁性材料做基板的微带天线相比,EBG结构磁性材料具有小型化和宽频化突出优点,相对带宽达到10%以上,增益方面略有降低,引入EBG结构后能在一定程度上减小了天线的尺寸同时增大了天线的带宽,改善了天线的增益和辐射特性。

一种抑制背向辐射的微带缝隙天线的优化设计

本文主要针对一种应用于WLAN的微带缝隙天线进行研究和优化设计.通过在天线背面增加EBG结构的方法,对缝隙天线的背向辐射进行抑制,以降低天线的近场干扰.利用HFSS软件进行仿真,其结果表明,在增加EBG结构以后,不仅使得微带缝隙天线的背向辐射从-5dB下降到-25dB,而且微带天线的交叉极化也得到极大的抑制,在5.2GHz时交叉极化低于-25dB,同时使得天线的增益从2.91dBi提高到5.27dBi.

EBG结构在35GHz微带阵列天线中应用

分别采用理论计算和实验测试法分析介质基片上钻孔型电磁带隙(EBG)结构的阻带特性,得出了一致结论。依据仿真与测试结果,设计了一种同时抑制TE和TM模的EBG结构,并应用于4单元35GHz微带型阵列天线。测试结果表明:该EBG结构微带阵列天线带宽增加约1倍,增益提高了1.3dB i。

一种EBG微带滤波器的设计

在分析T型低通滤波器的周期性副响应的基础上，设计出满足布喇咯公式的电磁带隙（EBG）结构的微带滤波器。经模型仿真和实测，该滤波器阻带中心频率12GHz，阻带带宽5～6GHz，中心的阻带深度达到了-30dB左右，成功克服了以截止频率3GHz的微带线T型低通滤波器的周期性的第二副响应，即4倍其截止频率为中心的第二通带。

单周期EBG结构在Ka频段阵列天线中降耦合效应的研究

电磁带隙(Electromagnetic bandgap,EBG)结构是周期性结构,具有禁带的特性,可以用在阵列天线中降低天线单间的互耦。但是,现有的研究大都是采用若干个周期EBG的结构,占据较大的面积,导致天线间的距离较大,不利于阵列的紧凑要求。本文研究采用单个周期甚至是单个EBG结构对微带天线阵列单元间互耦等特性的影响。研究表明使用单个EBG结构或单周期的EBG阵列也能增大天线阵列单元隔离度,并分别可提高隔离度约3d B和7d B。但是,研究也表明,由于天线与EBG结构之间耦合作用的影响,采用单周期或单个EBG来提高隔离度时,S21对EBG贴片的尺寸及天线单元间的距离都较为敏感。

左右手复合介质反射式移相器

左右手复合介质存在左手通带、右手通带和禁带,在禁带区微波信号不能在左右手复合介质中传播,由于左右复合介质的独特性质,其在微波器件中有着越来越多的应用.禁带区,左右手介质中微波的位相变化非常缓慢,文章根据其位相特性提出一种反射式微波移相器:对左右手介质移相器的反射信号进行了仿真,给出了左右手介质反射式移相器的散射参数和移相曲线;提出的反射式微波移相器频带更宽,反射信号强度大,与传统的移相器相比性能指标更为优越;在上述结构的基础上提出了加载匹配网络的改进结构,这种结构可以进一步提高反射信号的S参数.此外,文中提出的反射式移相器用敷铜印刷线路板PCB制作,其结构更简单、易于集成.

一种双频的EBG结构天线

本文描述了一个高性能的在背面加载电磁带隙结构的双频共面贴片天线,天线工作频率分别为2.45GHz和5GHz,电磁带隙结构由一个3*3的单元组成。本论文分别对共面天线,电磁带隙,和集成的天线做了阐述,尽管EBG结构比较小,但是在抑制背面辐射,提高天线增益方面获得了很好的效果。

高速电路中电源/地平面间同步开关噪声的抑制研究

提出一种将介质型电磁带隙结构与电源平面分割技术相结合,用于抑制高速电路电源/地平面间同步开关噪声的新方法。利用Ansoft HFSS建立相应三维电磁仿真模型并对其进行数值仿真,结果表明:若以-40 dB为噪声隔离标准,噪声可在0.01~0.66 GHz与0.91~4.11 GHz范围内得到有效抑制,并且噪声最大抑制深度可达-152 dB。对以分割电源平面为参考平面的单端微带信号线的信号传输质量进行分析,结果表明单端微带信号线的插入损耗在0.01~4.46 GHz范围均大于-3 dB,证明本方法在抑制同步开关噪声的同时可以保持较好的信号传输质量。