一种电磁软表面结构及其构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种在特定频带内可抑制表面波传播的电磁软表面结构及其构建方法，属于微波【技术领域】。其特点在于基于软表面贴片为矩形条带边缘加相互交错的矩形锯齿的基础上，沿矩形锯齿的下边缘即矩形条带宽边方向设有一个矩形槽，导电通孔位于同侧矩形锯齿上。L为矩形锯齿的长度，P为矩形锯齿的宽度，矩形槽沿矩形条带长边方向的长度为L1，矩形槽沿矩形条带宽边方向的长度为w1，w为矩形条带的宽度，w的取值范围为其中εr为介质层介电常数，λ0为工作波长，L≤3mm，P小于两通孔间距离的一半。本发明可直接应用于减少微带天线间耦合。
【专利说明】一种电磁软表面结构及其构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在特定频带内可抑制表面波传播的电磁软表面结构及其构建方 法，属于微波【技术领域】。可直接应用于减少微带天线间耦合。
【背景技术】
[0002] 为了使手持无线通信设备的整个体积小型化和随着阵列天线的小型化，其中的天 线将被放置的非常靠近。这将引起天线间强烈的耦合作用，从而恶化天线的性能。为了减 小天线间耦合作用，研究人员提出了许多不同的方法。其中最常用的方法就是使用高阻抗 表面（HIS)和电磁带隙结构（EBG)。然而这些方法往往很少考虑加入结构后对天线辐射模 式的影响，并且天线间的间距一般相对较大从而使在中心频率处的耦合作用本身就很小。
[0003] 电磁软表面结构具有抑制给定方向表面波传播的性质，可应用于减小天线间的耦 合作用。相对于高阻抗表面和电磁带隙结构，其应用于减小天线间耦合，减小幅度更大，减 小带宽更宽，两天线可放置更近，从而减小天线间间距，且加入电磁软表面结构后没有恶化 天线辐射。目前电磁软表面的研究主要关注两方面：一是阻带带宽的展宽，二是小型化技 术。现有改进电磁软表面的方法主要是在传统的矩形条带软表面边缘增加不同形状的锯 齿形结构。Said A.Abushamleh等在2014年发表的最新关于电磁软表面的文章中，采用矩 形条带边缘加相互交错矩形锯齿的电磁软表面结构。其所设计电磁软表面结构（含八个电 磁软表面单元）在单元周期为8_时，中心频率为6GHz，相对带宽为8. 1 %;当电磁软表面 (含一个电磁软表面单元）应用于减缩两微带天线耦合作用时相对带宽为2%。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对上述存在问题或不足，提供一种电磁软表面结构及其构建方 法。
[0005] 该电磁软表面结构由软表面贴片，介质层，地层及贯穿软表面贴片、介质层和地层 的导电通孔，软表面贴片为矩形条带边缘加相互交错的矩形锯齿，软表面贴片和地层均为 铜片，地层完全覆盖介质层底部，介质层完全覆盖软表面贴片底部且介电常数范围在2-6。 所述矩形条带上沿矩形锯齿的下边缘即矩形条带宽边方向设有一个矩形槽，导电通孔位于 同侧矩形锯齿上，L为矩形锯齿的长度，P为矩形锯齿的宽度，矩形槽沿矩形条带长边方向 的长度为L1，矩形槽沿矩形条带宽边方向的长度为wl，w为矩形条带的宽度，w的取值范围 为
【权利要求】
1. 一种电磁软表面结构，包括软表面贴片，介质层，地层及贯穿软表面贴片、介质层和 地层的导电通孔，软表面贴片为矩形条带边缘加相互交错的矩形锯齿，软表面贴片和地层 均为铜片，地层完全覆盖介质层底部，介质层完全覆盖软表面贴片底部且介电常数范围在 2-6,其特征在于：所述矩形条带上沿矩形锯齿的下边缘即矩形条带宽边方向设有一个矩形 槽，导电通孔位于同侧矩形锯齿上，L为矩形锯齿的长度，P为矩形锯齿的宽度，矩形槽沿矩 形条带长边方向的长度为L1，矩形槽沿矩形条带宽边方向的长度为wl，w为矩形条带的宽 度，W的取值范围为，其中ε^为介质层介电常数，Atl为工作波长，L彡3mm,P 小于两通孔间距离的一半。
2. 如权利要求1所述电磁软表面结构，其特征在于：所述Ll为相邻2个矩形锯齿间同 向的垂直距离，wl<w。
3. 如权利要求1或2所述电磁软表面结构的构建方法为： 步骤一：在使用多个电磁软表面单元进行仿真设计的情况下，使用波导传输法，在Ansoft-HFSS中建立上述电磁软表面结构模型，电磁软表面单元间的距离不小于3mm，仿真 传输系数S21，扫描优化得到阻带带隙位于中心频率附近范围的电磁软表面结构参数尺寸； 步骤二：在Ansoft-HFSS中建立两个大小相同的微带天线模型，在目标频率范围内仿 真天线两端口间的传输系数，该模型由三部分构成，自上而下依次是两个微带天线，介质 层，地层；微带天线贴片为铜片，两微带天线激励源选择集总端口LumpedPort，在天线模型 外设置一个空气盒子，空气盒子各面与软表面结构相应各面距离不小于四分之一个工作波 长，边界条件为福射边界条件Radiation; 步骤三：在步骤二所建模型基础上加入步骤一优化得出软表面贴片的一个单元，仿真 天线两端口间的传输系数； 步骤四：制作加载有电磁软表面的两微带天线，其中软表面贴片位于两微带天线中间， 并在软表面结构上制作通孔，其中微带天线，地层，软表面贴片均为铜片，电磁软表面结构 的通孔镀铜，介质层选用介电常数同仿真时所用介电常数；在两微带天线馈源所处位置上 打通孔，焊接SM接头，使用矢量网络分析仪（VNA)测试该电磁软表面结构实际抑制天线耦 合的性能，即两天线间的传输系数，扫描频率范围选用仿真时选取测试范围。
【文档编号】H01Q1/52GK104269643SQ201410474776
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】陈海燕, 黄星星, 韩满贵, 谢建良, 邓龙江 申请人:电子科技大学