基于EBG的緊致型吸波覆層波導測試研究

1 引言

在微波毫米波領(lǐng)域，由于光子晶體結構所具有的帶隙特性，從而使其在濾波，諧波抑止，電磁兼容等方面有著(zhù)重要的應用價(jià)值。最初，光子晶體主要應用于光學(xué)領(lǐng)域，其結構主要是通過(guò)介質(zhì)嵌入或鏤空等技術(shù)制成。隨著(zhù)微波毫米波技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)進(jìn)一步的深入研究，可以在微波毫米波頻段內采用金屬結構陣列來(lái)實(shí)現光子晶體的特性，于是光子帶隙結構（PBG）又被稱(chēng)為電磁帶隙結構（EBG）。在EBG的研究中，通常人們關(guān)心EBG的表面波特性和反射相位特性。但是從空間波的角度來(lái)看，對電磁波入射到EBG陣列上的反射波幅度的研究同樣有著(zhù)重要的應用潛力。由于新型電磁結構和材料所具有的巨大實(shí)際應用前景，除了對其所新的特性進(jìn)行探索研究外，研究對于一些新型電磁材料的簡(jiǎn)單、方便和有效的實(shí)驗分析方法，在新型材料的設計和特性分析方面具有重要的實(shí)際意義。

通常，除了主要考察了這種電磁周期結構的表面波特性，還有意的對其空間波反射特性進(jìn)行了分析。由于通常結構具有的更為明顯的電抗特性，因此反射特性較差。為了有效的改善電抗表面電學(xué)特性，從而挖掘其在天線(xiàn)、吸波、隱身等方面的潛力，國內外均進(jìn)行了大量研究。其中一種有效的方法是在相應的電磁周期結構中加載不同功能器件，進(jìn)而改變波入射電磁周期陣列后的反射或導行特性，從而就可以實(shí)現特定的功能要求。

2 測試分析模型

本文將在作者課題組此前研究的Mushroom型EBG結構的基礎上，對在該結構中加載貼片電阻的情況進(jìn)行研究。對于傳統的Mushroom型EBG周期陣列結構通過(guò)恰當的設計可以實(shí)現對于表面波的不同濾波特性，但是對于空間波由于該類(lèi)型結構通常呈現電抗特性因而對空間來(lái)波的反射較大。如果用加載電阻元件的這種結構覆蓋一定的空間目標，則可以通過(guò)電阻損耗掉一部分空間來(lái)波，進(jìn)而在一定程度上減小該目標的散射截面。Mushroom型EBG結構是一種在印制電路板上通過(guò)腐蝕和打通孔的方式制備的一種新型電磁材料，其結構形式見(jiàn)圖1。

圖1 Mushroom型緊致EBG結構

這種電磁材料工作在微波頻段，并可以呈現出帶隙特性，從而可以通過(guò)與固體物理中研究光子帶隙材料（PBG）相類(lèi)似的方法來(lái)對其進(jìn)行研究。下面將波導分析法的基礎上，利用波導的高 特性，對EBG結構加載集總電阻元件進(jìn)行實(shí)測研究。

表1 緊致EBG結構幾何尺寸（單位：mm）

EBG結構采用課題組已有兩種不同厚度的材料樣品，兩種樣品的厚度分別為1.5mm和2.5mm，其中EBG的介質(zhì)基板是相對介電常數為2.65的高頻板。其它幾何參數如表1所示。

圖2 波導測試方法示意圖