波导缝隙天线的EBG的应用
新型EBG光子晶体结构UWB天线
新型EBG光子晶体结构UWB天线0 引言超宽带(Ultra Wide Band, UWB)无线通信技术有着高带宽、低功耗、低复杂度等优点,因此其成为目前短距离无线通信的热点之一。
UWB 通信系统的天线必须具有体积小、宽带宽、全向覆盖等特点。
而一般将比带宽不小于10∶1 的天线,称为UWB 天线。
UWB 天线随着高速电子集成电路的快速发展,为适应小型集成化的需求,超宽带平面天线的研究与应用也渐渐称为研究热点。
2002 年美国联邦通信委员会(FCC)批准将3.1～10.6GHz 频段划作UWB 技术的商业应用频段,将广泛应用于新兴短程通信中。
UWB 技术规定的室内UWB 通信的实际频谱比带宽最高频率fu 与最低频率fl 之比,即fu/fl 为3.42∶1;同时规定对中心频率大于2.5GHz的UWB 系统需要拥有至少-10dB 的500MHz 带宽,而对中心频率低于2.5GHz 的UWB 系统,带宽至少应达到20%. 目前已研究了不少新型的UWB 天线,新型平面印刷单极子天线[1~3]不需要另加与之垂直的地板,其辐射UWB 与地板在一个介质面上,中间通过CPW 进行馈电。
采用宽缝隙结构UWB 天线[4]则是由最早出现的渐变式缝隙结构发展为现在的边射式宽带印刷缝隙结构,工作带宽可达到2～10 GHz.在工作频带内具有良好的近似全向辐射特性,因此,是具有实用价值的UWB 天线。
电磁带隙结构简称EBG（Electromagnetic Band-gap）光子晶体结构，它是由光子晶体应用于微波波段产生的一种称谓。
它们都是周期性介质结构，光子晶体在这种介质结构传播时，周期性势场造成的能量分级而出现禁带，对光子来说他的能量与频率的平方成正比，禁带意味着禁止某频段光子在其中传播。
这种特性称为光子带隙。
同样在电磁带隙结构中，由于电子和光子都满足薛定谔和麦克斯韦方程组，它们的同源性使得原子核周期性的势场同样会造成电子能量的分散，也表现为通带或者禁带。
波导缝隙天线分析与研究
波导缝隙天线分析与研究波导缝隙天线是一种广泛应用于无线通信领域的设备，它的性能优劣直接影响到无线通信系统的性能。
本文将围绕波导缝隙天线展开分析与研究，具体包括其定义、特点、应用场景等方面，并对其优缺点进行深入探讨。
波导缝隙天线定义与特点波导缝隙天线是一种利用波导窄边缝隙作为辐射源的微波天线，它主要由波导和缝隙两个部分构成。
波导通常采用传输线形式，通过在波导窄边开缝产生辐射，实现电磁波的发射和接收。
波导缝隙天线具有结构简单、易于制造、成本低等优点，同时具有高辐射效率、宽频带及良好定向性等优良特性。
波导缝隙天线应用场景波导缝隙天线因其优良的性能而被广泛应用于卫星通信、移动通信和互联网等多个领域。
卫星通信在卫星通信领域，波导缝隙天线被广泛应用于地球站、卫星地面站等场所。
作为一种典型的微波通信方式，卫星通信对天线的性能要求较高，而波导缝隙天线的高辐射效率、宽频带及良好定向性等特点恰好满足其需求。
通过与其他微波器件的配合，波导缝隙天线可用于实现卫星通信链路的发送和接收。
移动通信在移动通信领域，波导缝隙天线同样具有广泛的应用。
例如，在基站建设中使用波导缝隙天线可以增强信号覆盖范围和提高信号质量。
波导缝隙天线还被用于移动终端设备中，以提高设备的通信性能。
互联网在互联网领域，波导缝隙天线主要应用于无线局域网（WLAN）和微波接入互联网（WiMAX）等无线通信系统。
在这些系统中，波导缝隙天线作为发射和接收装置，可以实现高速无线数据传输。
同时，其宽频带及良好定向性的特点有助于提高无线通信系统的容量和稳定性。
波导缝隙天线优缺点波导缝隙天线具有许多优点，如结构简单、易于制造、成本低等。
同时，它还具有高辐射效率、宽频带及良好定向性等优良特性。
然而，波导缝隙天线也存在一些缺点，主要表现在以下几个方面：交叉极化性能较差交叉极化是衡量天线性能的重要指标之一，它表示天线的辐射方向图中主极化分量与交叉极化分量的比值。
在实际应用中，波导缝隙天线的交叉极化性能较差，这可能导致信号质量的下降。
EBG结构在阿基米德天线中的应用
高增益Ka波段EBG天线阵列的设计
高增益Ka波段EBG天线阵列的设计作者：叶文熙李正军来源：《现代电子技术》2014年第07期摘要：电磁带隙（EBG）天线是一种可以提高天线辐射口径及增益的新型天线，以FSS 作为EBG反射面，角锥喇叭作为辐射源，设计了一种可以工作在29.7～30.2 GHz，最大增益为23 dB的EBG天线，并对7个喇叭阵列进行了仿真分析，证明了该种EBG天线具有良好的工作性能，可以作为小型化单口径反射面多波束天线的辐射源，用于减小通信卫星的重量。
关键词： EBG；角锥喇叭；高增益天线；天线阵列中图分类号： TN82⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）07⁃0076⁃03Design of high⁃gain EBG array antenna working in Ka bandYE Wen⁃xi， LI Zheng⁃jun（Xi’an Branch， Chinese Academy of Space Technology，Xi’an 710100， China）Abstract： Electromagnetic bandgap （EBG） antenna is a new antenna which can improve its radiation aperture and gain. A EBG antenna with FSS as its reflecting surface and pyramidal horn as its radiation source was designed. It can work in 29.7～30.2 GHz and its maximum gain is 23 dB. Simulation analysis of seven horn arrays was performed. The result proves that the EBG antenna has perfect working performance. The antenna can be used as the radiation source of multi⁃beam antenna with miniaturization single⁃aperture reflecting surface to reduce the weight of communication satellite.Keywords： EBG； pyramidal horn； high⁃gain antenna； antenna array0 引言随着卫星通信的容量和传输速率的不断提高，多波束天线由于能够以高增益来覆盖较大的地面区域，而且又能根据需要调整波束形状，因而受到了各国的广泛重视。
ebg仿真方法
ebg仿真方法EBG (Electromagnetic Band Gap) structures have been widely used in the design of antennas, filters, and other microwave devices. These structures are known for their ability to control electromagnetic wave propagation, leading to improved performance and functionality of various wireless communication systems. EBG仿真方法在天线设计及微波器件中得到了广泛应用。
它的主要作用是控制电磁波传播，可提高无线通信系统的性能和功能。
One of the most common simulation methods for EBG structures is the finite-difference time-domain (FDTD) method. This method involves discretizing the electromagnetic equations into finite differences over both space and time, allowing for the simulation of complex EBG structures and their interactions with electromagnetic waves. 最常见的EBG仿真方法之一是有限差分时域（FDTD）方法。
该方法将电磁方程离散化为有限差分，可模拟复杂的EBG结构及其与电磁波的相互作用。
Another widely used method for EBG simulation is the Method of Moments (MoM), which is based on solving integral equations tocharacterize the electromagnetic behavior of EBG structures. This method is particularly useful for analyzing the RF and microwave performance of EBG structures, providing valuable insights into their design and optimization. Mehtod of Moments(MoM) 是另一种EBG仿真方法，它是基于解决积分方程以表征EBG结构的电磁行为。
天线设计中Electromagnetic Band Gap结构的建模与优化研究
天线设计中Electromagnetic Band Gap结构的建模与优化研究随着无线通信技术的发展，天线设计是一个重要的研究领域。
在天线设计中，采用Electromagnetic Band Gap (EBG) 结构可以实现对电磁波传播的控制和调节，从而提高天线性能。
本文将探讨天线设计中EBG结构的建模与优化研究。
首先，我们需要了解EBG结构的原理和特点。
EBG结构是一种周期性的人工介质结构，可以通过控制其周期和形状来调节电磁波在空间中的传播特性。
EBG 结构通常由金属板和介质板交替排列，形成周期性的孔洞结构。
这种结构可以在特定频段实现电磁波的禁带效应，从而有效地抑制天线的辐射干扰和多径效应。
为了建模和优化EBG结构，我们可以采用多种方法。
其中一种常用的方法是使用有限差分时域(FDTD)或有限元(FEM)方法进行电磁场仿真。
通过在仿真软件中建立EBG结构的几何模型和材料属性，我们可以计算出其对电磁波的反射、透射和吸收等特性。
同时，可以通过改变EBG结构的参数来优化其性能，比如调整孔洞的尺寸和间距，选择适当的介质材料等。
另一种常见的建模方法是使用模拟优化算法，比如遗传算法、粒子群优化等。
通过将EBG结构的参数作为待优化变量，我们可以定义一个目标函数来评估其性能。
目标函数可以包括天线的带宽、增益、波束宽度等指标。
然后，通过迭代计算和优化算法，找到最佳的参数组合，进一步提高EBG结构的性能。
在进行EBG结构的优化研究时，我们还需要考虑几个方面。
首先是材料的选择。
合适的材料可以提供良好的电磁波控制效果，比如高介电常数的陶瓷材料或金属材料。
其次是结构的设计。
EBG结构的几何形状和孔洞的排布对性能有着重要影响，需要充分考虑和优化。
此外，环境因素也需要考虑，比如温度、湿度等对材料性能的影响。
最后，我们需要对优化后的EBG结构进行实验验证。
实验可以通过制作样品并进行测量来验证模型的准确性和性能。
同时，可以进一步优化结构，并与仿真结果进行对比分析，进一步改进设计。
梯形单脊波导缝隙天线的研究及应用
梯形单脊波导缝隙天线的研究及应用梯形单脊波导缝隙天线的研究及应用摘要：本文主要介绍了梯形单脊波导缝隙天线的研究及应用。
首先介绍了梯形单脊波导缝隙天线的基本原理及结构，然后详细介绍了梯形单脊波导缝隙天线的研究进展，包括优化设计、宽带化设计、多频段设计等。
最后，介绍了梯形单脊波导缝隙天线的多个应用领域，包括无线通信、雷达、遥感等。
关键词：梯形单脊波导缝隙天线，优化设计，宽带化设计，多频段设计，应用领域1. 引言梯形单脊波导缝隙天线是一种新型的天线结构，具有体积小、重量轻、性能稳定等特点，在无线通信、雷达、遥感等领域具有广泛的应用前景。
本文将对梯形单脊波导缝隙天线的研究进展及应用进行详细介绍。
2. 梯形单脊波导缝隙天线的基本原理及结构梯形单脊波导缝隙天线是一种基于波导结构的天线，其工作原理是通过波导中的缝隙来辐射电磁波。
其基本结构由上下两个金属板、一条单脊线和一定的缝隙组成。
当激励电源施加在单脊线上时，电磁波将通过缝隙辐射出去，从而实现天线的辐射功能。
3. 梯形单脊波导缝隙天线的研究进展3.1 优化设计为了提高梯形单脊波导缝隙天线的性能，研究人员进行了一系列的优化设计工作。
包括优化缝隙结构、优化单脊线位置等。
通过这些优化设计，可以使天线的工作频段更宽、增加天线的辐射功率等，提高天线的性能。
3.2 宽带化设计梯形单脊波导缝隙天线通常具有较窄的工作频段，为了提高其工作频段，研究人员进行了宽带化设计。
通过改变天线的尺寸、缝隙的宽度等参数，可以实现天线的宽带化设计。
宽带化设计后的天线可以在更广泛的频段内工作，提高了天线的适用性。
3.3 多频段设计为了满足现实应用中多频段的需求，研究人员进行了多频段设计的研究工作。
通过在梯形单脊波导缝隙天线中增加多个缝隙、多个单脊线等结构，可以实现天线在多个频段上的辐射。
多频段设计的天线可以同时满足不同频段的需求，提高了天线的灵活性。
4. 梯形单脊波导缝隙天线的应用领域梯形单脊波导缝隙天线具有体积小、重量轻、性能稳定等特点，在无线通信、雷达、遥感等领域具有广泛的应用前景。
异向介质与基于EBG的相控阵天线研究的开题报告
异向介质与基于EBG的相控阵天线研究的开题报告一、研究背景及意义相控阵天线技术已成为当今雷达、通信等领域中不可或缺的一部分，由于其具有高精度指向性、广阔掩盖范围、大容量通信等特点，被广泛应用于军事、民用等场合。
相控阵系统中的天线阵列是关键组成部分，天线的性能直接影响着系统的指标和运行效果。
因此，对相控阵天线的研究一直是业界关注的热点。
在天线的研究中，基于电磁带隙（Electromagnetic Band Gap，EBG）的相控阵天线得到了广泛的应用。
EBG在射频领域中是一种优秀的表征介质特性的技术，它可以有效地削弱或阻挡电磁波的传播。
使用EBG可以改变天线阵列的电气特性，使得其性能得到优化，同时可以增加天线阵列的紧致度和可靠性。
因此，基于EBG的相控阵天线研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容本文拟对异向介质与基于EBG的相控阵天线的关键技术进行研究，具体包括以下方面：1、异向介质的性质及其对天线性能的影响研究。
异向介质是一种具有各向异性的介质，在天线设计中具有重要的作用。
本文将主要针对不同类型的异向介质进行研究，分析其电磁波传输特性，并研究其对相控阵天线性能的影响。
2、基于EBG的相控阵天线阵列设计与优化。
本文将采用EBG技术对天线阵列进行优化设计，并研究其在不同频段下的性能表现。
同时，本文将以基于EBG的相控阵天线为研究对象，对其天线阵列的参数进行深入研究，优化其阵列结构，并提出相应的设计方法。
3、基于EBG的相控阵天线的性能测试及验证。
本文将对所设计的基于EBG的相控阵天线进行实验室测试，并与已有的其他天线进行对比分析，验证所提出的设计方法的可行性和有效性。
三、研究意义本研究将从异向介质和基于EBG的相控阵天线两个方面进行研究，得出的研究成果具有以下意义：1、拓宽了相控阵天线研究的领域。
本文研究的异向介质和EBG技术是相控阵天线中的新兴研究领域，对于推进相控阵天线的研究具有重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
波导缝隙天线的EBG 的应用
张运启 栗 曦 杨 林
（西安电子科技大学天线与电磁散射研究所，西安，710071）
摘 要：研究一种新型的EBG 结构在波导缝隙天线中的应用。
这种新型的EBG 具有可以有效抑制表面波的特性，提出了在阵面缝隙单元间加载EBG 周期单元结构的方案，抑制波导缝隙天线之间的互耦。
通过与传统的波导缝隙天线进行比较得出加载新型EBG 结构的波导缝隙天线在互耦上有很大改善。
关键词:波导缝隙阵列天线；Electromagnetic band-gap(EBG)；互耦
The Waveguide Slot Array Antenna Above EBG Structure
Zhang Yun-qi ， Li Xi ，Yang Lin
(National Laboratory of Antenna and Microwave Technology,Xidian university,Xi’an shaanxi,710071 ，China)
Abstract :The performance of the waveguide slot array antenna above the electromagnetic band-gap(EBG) structure is investigated.The kind of EBG is able to control the surface wave.The project of control the 21S between the waveguide solt antenna by loading the periodic unit of EBG between the units has been lodged.It is found that the 21S improved in the waveguide slot array antenna through comparison.
Key words : waveguide solt array antenna; EBG; couple
引 言
波导缝隙天线具有口面场分布容易控制，没有能量漏失、天线口径效率高、性能稳定、结构简单紧凑、强度高、安装方便、抗风力强等优点，而且容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣乃至超低副瓣，所以波导缝隙天线已经成为新型雷达中天线的优选形式，被广泛应用于雷达和通讯领域。
但这种形式的天线由于有比较大的金属地平面，存在强烈的TM 表面波和空间波耦合，以及地面边缘的多径干扰，这些因素都将影响天线阵列的性能。
电磁带隙结构（EBG ）在电磁传输场和天线领域的应用研究越加广泛和深入，本文着重关注的Mushroom-like EBG 结构，具有有效的表面波抑制带隙和紧致的特征，这在通讯天线和阵列天线的应用中是非常重要的。
本文以此为切入点，将EBG 结构与金属波导缝隙阵列相结合，旨在利用EBG 结构对表面波的抑制特性，改善原天线的性能。
1 电磁带隙结构（EBG）单元
本文根据一种电磁带隙的快速分析方[2]
法进行建模仿真，电磁带隙（EBG ）结构单元如图
1
图1 电磁带隙结构单元
仿真计算上述二端口波导的传输系数21S 的幅度，如图2所示。
可以看出在00F F −+:有带隙。
由于该波导由一对理想电壁和理想磁壁组成，是一个TEM 波导，因此不存在截止频率。
图2 电磁带隙结构单元的21S
2 传统的波导缝隙阵列天线
我们建立波导缝隙阵列天线进行仿真，分析
天线的耦合，模型如图3所示。
图3 波导缝隙阵列天线
天线阵列的耦合如图4所示。
图4 波导缝隙阵列天线的
21
S
天线阵列的驻波如图5所示。
图5 波导缝隙阵列天线的VSWR
天线阵列的方向图如图6所示。
图6 波导缝隙阵列天线的方向图
从仿真的结果可以看出：传统波导缝隙阵列天线的互耦在m1点
21
S达到-55.2398 dB ，m2点
达到-68.6196 dB，m3点达到-73.9208 dB， m4
点达到-61.5790 dB。
驻波在
a
F处达到1.02。
3应用EBG的波导缝隙阵列天线
建立应用EBG的模型，如图7所示。
图7 应用EBG的波导缝隙阵列天线
天线阵列的耦合如图8所示。
图8 应用EBG的波导缝隙阵列天线的
21
S 天线阵列的驻波如图9所示。
图9 应用EBG的波导缝隙阵列天线的VSWR
天线阵列的方向图如图10所示。
图10 应用EBG的波导缝隙阵列天线的方向图
从仿真的结果可以看出：应用EBG的波导缝隙
阵列天线的互耦在m1点
21
S达到-80.3567 dB，m2点达到-67.6594 dB，m3点达到-69.7719 dB，
m4点达到-61.1645 dB。
驻波在
a
F处达到1.03。
对比阵列天线的
21
S可以看出应用EBG的波导
缝隙阵列天线的
21
S在m1点从-55.2398 dB下降到-80.3567 dB，其余各点没有明显变化，可以说明应用EBG对阵列天线的互耦有很明显的改善。
对比阵列天线的VSWR可以看出驻波没有很明显的改变，阵列天线的VSWR达到指标。
对比阵列天线的方向图可以看出天线的最高增益相同，传统的波导缝隙阵列天线副瓣最高是-14.6 dB，第一副瓣是-20 dB,应用EBG的副瓣最高是-14 dB，第一副瓣是-16 dB，应用EBG第一副瓣恶化明显。
4结 论
本文对波导缝隙阵列天线的EBG的应用进行仿真，分析了EBG对波导缝隙阵列天线的
21
S，VSWR以及方向图的影响。
结果表明：应用EBG的波导缝隙阵列天线在互耦上改善明显，对方向图有一定影响。
参考文献
[1] 李斌，李龙，梁昌洪.EBG高阻表面结构的矩形波导宽边缝隙天线[J].电子学报，2006，34：429-432
[2] 梁乐，梁昌洪，陈亮，等.一种电磁带隙结构的快速分析方法［J］.强激光与粒子束.2008，20：793-796 [3] 李龙.广义电磁谐振与EBG电磁局域谐振研究与应用［J］.2005 .
[4] 陈亮，党晓杰，梁昌洪.EBG结构在介质覆层波导缝隙相控阵中的应用［J］.电波科学学报.2008,23：115-118 张运启 男，1986年生，硕士生。
主要研究方向：微波工程，天线工程，计算电磁学。
E-mail:johnny_5@。