采用阶跃电磁带隙结构减少互耦并提高增益

法扎德Mohajeri¹泽纳布·达内什²

伊朗设拉子大学电气与计算机工程系助理教授
伊朗设拉子Shirazuniversity电气与计算机工程系女学生

摘要

阵列微带贴片天线中传播的面波存在互耦和扫描盲区等问题。电磁带隙结构是在一定频带内抑制传播表面波的周期性结构形式。本文介绍了一种以阶梯EBG结构为末端的新型EBG结构。首先对蘑菇状EBG的频带隙进行了图形化展示，然后对其在两个微带贴片天线之间的应用进行了说明。然后，将阶梯式EBG结构与传统结构进行了比较。应用HFSS软件建立了计算机模型。该模型在专著中也取得了令人满意的结果

关键字

互耦，EBG，蘑菇状

介绍

减小互耦的方法有:天线间去基板、腔背微带天线、天线间EBG结构等。图1比较了不同方法[1]下天线之间的相互耦合。可以看到，EBG病例的降低比其他方法低约6dB。

基于光学中的光子带隙(PBG)现象，提出了[2]中的EBG结构。[2]，[3]中确定了不同形式的EBG结构，但本文重点研究了蘑菇状EBG结构(图2)。在频带隙中，蘑菇状EBG结构抑制了传播的表面波

根据EBG中贴片之间的大小和间隙，可以改变衬底的高度和介电常数，从而改变频率带隙。抑制传播波可以增加天线增益，减小阵列间的相互耦合[4-7]。

与无EBG结构和有EBG结构的无穷小偶极子源的传播场进行了比较。Rahmatsamii模拟并探索了表面波抑制的效果。他应用了时域有限差分(FDTD)方法。为此，他还确定了场传播的频率停止带(图3)。作者用HFSS模拟了带隙内外的近场传播(图4)。为了减少阵列之间的相互耦合，贴片谐振频率应在EBG结构的停止带内。带隙特性用[1]表示。

采用阶跃EBG结构降低相互耦合

研究结果表明，增加了EBG结构下基底的高度，减小了两个贴片之间的距离。贴片下基片高度为2mm, EBG结构高度增加到3mm，天线增益增加5dB，互耦降低4dB(图5)。

虽然两个斑块之间的距离减少了15.8 cm，但得到了较满意的结果。

两根天线的共振频率在6GHz左右，处于EBG结构的停止波段。补片为4 × 7mm，补片下衬底高度为2mm，介电常数为10.2。EBG斑块大小为3in3mm，但两者之间的间隙为0.5mm。凹槽半径为0.259 mm。

基于集总单元的EBG结构等效电路如图6所示。其主要思想是通过增加EBG结构的高度，从而增加并联阻抗，最终增加Γ公式[8]中的特征阻抗。

结论

在阵列之间插入EBG结构以减少相互耦合。在天线贴片下的衬底高度不变的情况下，增加EBG结构的高度，使结构变为阶梯式EBG结构，从而减小S11和S12，提高天线增益。

参考文献

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