一种基于三阶摩尔空间填充曲线的开槽宽频带uc-ebg结构及其设计方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明设及一种基于S阶摩尔空间填充曲线(Moore space-filling curve)的开 槽宽频带共面紧凑型电磁帯隙（Uniplanar Compact Electroma即etic Band Gap,UC-EBG) 结构及其设计方法，属于电磁传播与接收的技术领域。
【背景技术】
[0002] 1.摩尔空间填充曲线
[0003] 摩尔曲线是希尔伯特曲线的变体。图1(a)和(b)分别描绘了 1-4阶希尔伯特曲线及 摩尔曲线。同希尔伯特曲线一样，摩尔曲线也是空间填充曲线。
[0004] 假定摩尔空间曲线边长用L表示，阶数用n表示，每条线段长度用dn表示，所有线段 总长度用Sn表示，贝化与化及Sn之间的关系为：
(1)
[0006] Sn=(22n-l)d=(2n+l)L (2)
[0007] 2. UC-EBG结构的优点
[000引EBG结构是一种具有频率带隙的周期电磁结构，根据结构特性主要可W分为四类： 接地板缺陷型，基地打孔型，高阻抗表面型，共面紧凑型(UC-邸G)。其中UC-EBG结构相比其 它=种具有很多优势：
[0009] (1)与接地板缺陷型相比，UC-EBG具有更紧凑的特性；
[0010] (2)与基地打孔型相比，UC-EBG不需要在介质基板上打孔(打孔会降低结构的机械 强度），只需在接地金属板上蚀刻出周期结构；
[0011] (3)高阻表面邸G结构相比，UC-邸G表面没有通过金属棒与接地板连接起来，因而 加工简单，成本低；
[0012] (4)它依靠本身的结构来实现带阻特性，在电路的集成性、重量及成本上具有不 可代替的优势。
[0013] 3. UC-EBG结构的应用前景
[0014] 当今社会正处于信息时代，人们对通信的要求越来越高。随着移动通信系统在容 量和质量上的不断升级，再加上空间电子技术的飞速发展，势必将带动用于通讯终端设备 的电子元器件的同步发展，为开发新器件提供了空前的机遇。新型的电子元器件将较大地 改善现有器件的性能，甚至取代它们。其中EBG结构，由于其在一定的频带内具有抑制表面 波、能实现同相反射等特性，可W改善器件的功率效率、提高器件品质因素、改变相位特性 等作用，因而在提高微波器件的性能方面脱颖而出，成为微波领域中的一个研究热点，尤其 是在提高微波电路及天线性能方面，EBG结构具有巨大的应用价值。
[0015] 如前所述，由于UC-EBG结构相比其他S种类型的EBG结构具有结构紧凑，形式灵 活、便于通过集成工艺方便地实现等优势，必将在移动通信、卫星通信、航空航天等众多领 域发挥它的作用。目前UC-EBG结构主要设及滤波器、混合器、谐振器、高效放大器、谐波抑制 器、高性能微波天线等等。尤其是对其在改善天线性能方面研究，一直是热点，国内外在运 方面取得了一系列成果:Roberto等人将UC-EBG结构用作贴片天线的衬底，可W在保持交叉 极化不变的情况下，将天线的增益提高3dB(文献1，Robe;rto Coccioli ,Fei-Ran Yang, Kuang-Ping Ma and Tatsuo Itoh,Aperture-coupled patch antenna on UC-EBG substrate , IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques,Vol.47,No . 11, pp.2123-2130.Nov. 1999) sDalia Nashaat等人将UC-EBG结构用于阵列天线，可W在方向图 满足要求的情况下，提高天线阵列的增益，减小天线阵列的尺寸（文献2，Dalia化Shaat， Hala A.Elsadek,Esmat A.AbdalIah,Magdy F . Iskander,and Hadia M.EI Hennawy.Ultrawide Bandwidth 2X2 Microstrip Patch Array Antenna Using Electromagnetic Band-Gap Structure(EBG). IEEE Transaction on Antennas and Propagtion,Vol. 59 ,No. 5 ,May 2011)。将UC-EBG结构用于天线阵列可W减小天线单元之间 的互禪，提高天线的性能等（文献3，Hossein Sarbandi Farhani,Mehdi Veysi,Manouchehr Kamyab,and Alireza Tadjalli.Mutual Coupling Reduction in Patch Antenna Arrays Using a UC-EBG Supersubstrate. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol.9.pp.57-59.2010)0
[0016] 4.宽带UC-EBG结构的实现方法
[0017] 由于现代移动通信飞速地发展，信道容量不断扩充，传输效率不断提高，因此宽带 器件的研究有着重要意义。然而，UC-EBG结构相对带宽较窄，一般在5%-27%之间（文献4， Fu Y,Yuan N,and Zhang G.Compact high-impedance surfaces incorporated with interdigital structure.Electronic Letters,Vol.40,No.5,pp.310-311.2004;文南犬5， Lin B Q,Cao X Y,Yang Y M,and Wen X.Compact high-impedance surfaces integrated with rhombic interdigital structure.Electronics Letters,Vol.43,No.20,pp.1100-1101.2007)。展宽UC-EBG结构带隙带宽的方法有增加等效电感法(X. Ye，，X. Cao，and F丄i， "Uniplanar EBG structure with improved compact and wideband characteristics,'' Electron丄ett. ,Vol .44No. 23 .PP. 1362-1363.2008.)，采用多过孔法（T.Wang,T.化n,and T.Wu,('A Novel Power/Ground Layer Using Artificial Substrate EBG for Simultaneously Switching Noise Suppression''IEEE Transaction on Microwave Hieoiy and Techniques,Vol.50,No.5,pp.1164-1171.May 2008)等。运用此两种方法能将 带宽展宽到49%-68%左右，然而增加等效电感会使表面图案变复杂，增加加工难度，采用 多过孔法也会使加工复杂。
【发明内容】
[001引本发明设及一种基于S阶摩尔空间填充曲线(Moore space-filling curve)的宽 频带共面紧凑型电磁帯隙化niplanar Compact Electroma即etic Band Gap,UC-EBG)结构 及其设计方法。
[0019] 1.本发明的具体内容如下：
[0020] (1)设计了基于S阶摩尔空