电磁带隙结构研究与在天线设计中的应用

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文电磁带隙结构研究与在天线设计中的应用学位申请人：滕兆朋学科领域：计算机技术校内导师：张晓燕副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师

3、签名日期摘要电磁带隙结构研究与在天线设计中的应用摘要电磁带隙（EBG）是一种由内嵌单元周期分布而成的材料结构，由于其在一定的频带范围内具有抑制表面波、能实现同相反射等特性，使得它在提高微波器件的性能方面脱颖而出，成为微波领域中的研究热点。本文首先研究了高阻抗表面型电磁带隙（HIS-EBG）结构的设计理论与带隙特性，然后将新型的EBG结构应用于天线设计中。具体研究内容如下：（1）基于传统的“蘑菇型”（Mushroom-like）EBG结构，研究并设计了第一款“双风车形”HIS-EBG结构，该EBG结构在正向传输系数S21≤-40dB的标

4、准下带隙频率范围达到3.60GHz～5.50GHz，实现了1.90GHz的频率覆盖。应用EBG结构小型化技术，设计了第二款小型化的HIS-EBG结构，该EBG结构的尺寸减小了32.8%。采用金属贴片开槽的方法，设计了第三款“L形”缝隙HIS-EBG结构，该EBG结构具有双带隙特性。（2）为了解决微带天线带宽窄、增益低的缺点，将“双风车形”HIS-EBG结构加载在一款具有双频特性的四螺旋平面微带天线的四周，利用电磁带隙结构特殊的表面波抑制特性，在两个工作频段范围（4.43～4.56GHz；4.96～5.10GHz），成功地提高了天线增益

5、1.87dB和1.56dB，同时使天线的频带宽度扩展了3.4%和6.5%。（3）普通基站天线通常采用金属铝板作为反射底板，这样造成天线的后向辐射较大。针对这一问题，将小型化的HIS-EBG结构单元进行组阵，应用于一款立体结构的压铸型基站天线振子作为天线的反射底板，在电磁带隙结构的作用下，该HIS-EBG结构反射底板天线与金属铝反射底板天线相比在1.71GHz、1.94GHz和2.17GHz时后向辐射分别降低了0.87dB、1.07dB和0.85dB。（4）对于阵列天线来说，阵元之间电磁波的互耦效应是很强的。本研究将具有双带隙特性的HI

6、S-EBG结构应用于一款双频的WLAN阵列天线阵元之间，由于EBG结构可以抑制表面波，阵列天线阵元间的互耦得到了减弱，在WLAN低频段（2.40～2.4835GHz）使隔离度提高了17.42dB，高频段（5.15～5.35GHz）提高了13.97dB，实现了阵列天线高隔离度的效果。关键词：电磁带隙结构，高阻抗表面，表面波，天线IAbstractTHESTUDYOFELECTROMAGNETICBAND-GAPSTRUCTUREUSEDINANTENNADESIGNABSTRACTTheelectromagneticband-gap(E

7、BG)isakindofmaterialstructurewhichconsistsofnear-surfacemountedunitcellsarraiedperiodically.Itcanprohibitthesurfacewavepropagationandachievein-phasereflectionatcertainfrequencies,whichcauseditoutstandinginimprovingtheperformanceofmicrowavedevicesandbecameresearchhotspot

8、sinmicrowavefields.Inthispaper,thedesigningtheoryandbandgapcharacteristicsofHighImpedanceSurfaceElectromagneti