PBG在微波通信系统中的应用VIP免费

第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共5页EBG在微波系统中的发展及其应用潘小丹(中国传媒大学信息工程学院北京100024)摘要：EBG结构是可以实现电磁带隙（EBG，ElectromagneticBandgap）的周期性结构。由于其表现出来的电磁带隙特性，使得微波毫米波波段EBG器件得到越来越深入的研究。EBG微波器件具有损耗小，散热好的特点，在微波领域，特别是微带电路和天线领域中有着巨大的应用价值。本文主要介绍了电磁带隙结构的主要特性及其物理结构，结合国数值仿真的发展趋势，对三种常用的数值计算方法进行了优缺点的比较，并对电磁带隙结构在微波器件的应用进行了概括和总结。关键字：EBGFDTD平面波展开法有限元法TheDevelopmentsandApplicationsofEBGPanXiaodan(CommunicationUniversityofChina,InformationEngineeringSchool,Beijing,100024)Abstract:EBGisakindofperiodicalstructurethatcanrealizeElectromagneticBandgap。Ithasattractedintenseattentionbecauseoftheelectromagneticbandgappropertiesinmicrowavebands.TheEBGstructureprovidesgoodradiationandextremelylowloss,soithasawiderangeofapplicationsinmicrowavefields,especiallyinthemicrostripcircuitsandantennas.Inthispaper,themaincharacteristicsandphysicalstructuresareintroduced,andcombinedwiththetrendofnumericalsimulations;theadvantageanddisadvantageofthreecommonlyusednumericalmethodsarecompared.TheapplicationsofEBGstructureinmicrowavedevicesaresummarized.Keywords:EBGFDTDplanar-wave-methodfinite-element-method随着半导体工艺的进步与信息科学的发展，新技术的不断涌现，电路系统的超小型化、高集成度和高性能越来越成为人们追求的目标。电磁带隙（EBG）结构由于其形式灵活，而且便于通过集成工艺方便地实现，引起了广泛的关注。一．电磁带隙结构的主要特性及其物理结构电磁带隙（electromagneticbandgap）结构是具有带阻特性的周期结构，最初的概念来源于光学的光子带隙结构(photonicbandgap)，也叫光子晶体（photoniccrystal）结构，由美国UCLA的Yabnolovitch教授在研究如何抑制自发辐射时在1987年提出的，它具有类似于半导体带能的光子禁带，频率处于禁带内的光子将无法传播。如果在光子晶体中引入缺陷，打破其周期性，就可实现对光子的局域和传输控制。电磁带隙结构最初的研究是在光学领域，用光子晶体做成的光子集成芯片，可以对光子进行控制，从而实现全光信息处理，在全光通信网、光量子信息、光子计算机等诸多领域有着诱人的应用前景，但是极小的尺寸使得加工难度非常高。后来的研究向较低的频率发展有其在微波、毫米波中，光子晶体的实现要容易些。电磁带隙结构可以采用金属、介质、铁磁或铁电物质植入基质材料，或直接由各种材料周期性排列而成。电磁带隙还具有慢波结构，可以用来制作小型化器件和电路。目前国内外所提出的电磁带隙结构多种多样，一维和二维的电磁带隙结构易于实现且便于集成，因而在微波集成电路中的到了广泛应用。其典型结构为一个折射率周期变化的三维物体，周期为入射波长量级，它的应用前景极为广泛，将是新一代微波器件的基础。第2页共5页第1页共5页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共5页图1为EBG结构的示意图。图1EBG结构示意图将电磁带隙概念引入到集成电路的设计和制作工艺中，利用现有的集成电路工艺，如反应离子体刻蚀、LIGA等，实现电磁带隙与集成电路的有机结合，不仅能降低电磁带隙的制作难度和成本，还能大大改善电路的整体性能，为电路的进一步集成化、小型化提供新的设计思路。电磁带隙结构的特性主要有：带阻、慢波、高阻抗，具有制作简单、体积小、重量轻、便于集成等优点，在集成性、重量及成本上都具有不可替代的优势。利用EBG结构的带阻特性，可以用于设计滤波器、功分器、定向耦合器以及滤除功率放大器中的高次谐波，提高放大器效率；利用单元电磁带隙结构作为振荡器中的谐振腔，减少振荡器的相位噪声等光子晶体器件还有一个突出的优点：损耗极低，基...