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重要的應用價值。最初，光子晶體主要應用于光學領域，其結構主要是通過介質嵌入或鏤空等技術制成。隨著微波毫米波技術的發展，通過進一步的深入研究，可以在微波毫米波頻段內采用金屬結構陣列來實現光子晶體的特性，于是光子帶隙結構（PBG）又被稱為電磁帶隙結構（EBG）。在EBG的研究中，通常人們關心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際應用前景，除了對其所新的特性進行探索研究外，研究對于一些新型電磁材料的簡單、方便和有效的實驗分析方法，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特性，從而挖掘其在天線、吸波、隱身等方面的潛力，國內外均進行了大量研究。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行研究。對于傳統的Mushroom型EBG周期陣列結構通過恰當的設計可以實現對于表面波的不同濾波特性，但是對于空間波由于該類型結構通常呈現電抗特性因而對空間來波的反射較大。如果用加載電阻元件的這種結構覆蓋一定的空間目標，則可以通過電阻損耗掉一部分空間來波，進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，從而可以通過與固體物理中研究光子帶隙材料（PBG）相類似的方法來對其進行研究。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行實測研究。

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