范文一：RL,RC串联电路阻抗特性曲线

1200rR串联阻抗特性曲线

IZi/Ω1000

800

600

400

200

f/Hz0

0100020003000400050006000

rL串联阻抗特性曲线500

|Z|/Ω400

300

200

100

f/Hz0

0100020003000400050006000

rC串联阻抗特性曲线900

800|Z|/Ω700

600

500

400

300

200

100

f/Hz0

050010001500200025003000

80rL串联阻抗角特性曲线

70φ/度60

50

40

30

20

10

f/Hz0

0100020003000400050006000

f/HzrC串联阻抗角特性曲线0

φ/度050010001500200025003000-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

-100

范文二：电阻、电感、电容元件阻抗特性仿真

一、电阻元件阻抗频率特性的仿真

按图7-1绘制仿真电路图，把信号发生器的输出调至幅值为4V的正弦波（Offset=0），并在不同频率时保持不变。将开关S1闭合，S2、S3断开，分别按给定的频率值调节信号源的频率，每次在信号发生器的“Frequency”项中设置好频率后，打开仿真开关，双击万用表符号,得到测量数据。其中,电流可通过

　　得到。

图7-1 电阻元件频率特性的仿真

二、电感元件阻抗频率特性的仿真

在图7-1的仿真电路中，将开关S2闭合，S1、S3断开，得图7-2所示电路。信号发生器输出幅值为4V的正弦波（Offset=0），并在不同频率时保持不变。分别按给定的频率值输出正弦波,打开仿真开关，双击万用表符号,得到测量数据。其中，

　　。

图7-2 电感元件频率特性的仿真

三、电容元件阻抗频率特性的仿真

在图7-1的仿真电路中，将开关S3闭合，S1、S2断开，得图7-3所示电路。信号发生器输出幅值为4V的正弦波（Offset=0），并在不同频率时保持不变。分别按给定的频率值输出正弦波, 打开仿真开关。其中，

　　。

图7-3电容元件频率特性的仿真

四、电阻元件阻抗角的仿真

图7-4? 电阻元件阻抗角的仿真

五、电感元件阻抗角的仿真

图7-5? 电感元件阻抗角的仿真

六、电容元件阻抗角的仿真

图7-6? 电容元件阻抗角的仿真

七、RLC串联电路阻抗相频特性的仿真

图7-7 RLC串联电路阻抗相频特性的仿真

范文三：改善电感的高频阻抗特性

改善电感的高频阻抗特性

杨继深主讲

穿心电容的应用

三端电容器与普通两端电容相比,高频特性有了较大提 高但是由于影响高频特性的两个基本因素并没有彻底消 除,因此对于频率很高的电磁干扰,滤波效果仍然是不理想 的,见图3.1这两个基本因素就是:

?滤波器输入和输出端的寄生电容耦合

?接地电感的感抗

…

...

'

.?

至—

图3.1三端电容仍然不能完全解决射频干扰滤波的问题 要彻底解决宽带滤波的问题应该使用穿心电容

穿心电容实质上是一种二端电容,一一个电极与芯线相 联,另一个电极与外壳相联一使用时,一个电极通过焊接或螺 装的方式直接安装在金属面板上,需要滤波的信号线连接在 芯线的两端穿心电容的滤波范围可以达到数GHz以上之 所以具有这样的特性,是因为影响滤波器高频特性的两个因 素全部得到了解决;

?接地电感小:当穿心电容的外壳与面板之间在360~C 的范围内连接时,连接电感是很小的因此,在高频时,能够 提供很好的旁路作用

?输入输出没有耦合:用于安装穿心电容的金属板起到

了隔离板的作用,使滤波器的输入端和输出端得到了有效隔 离,避免了高频时的耦合现象

穿心电容不仅可以安装在金属面板上,也可以安装在线 路板上,见图3.2一种方式是利用线路板的一层地线面做隔 线路板地线面

图3.2在线路板上灵活应用穿心电容

顶层走线

线

离面,将滤波前和滤波后的走线分别置于这层地线面的两 侧另一种方法是在需要隔离的两部分电路之间设置一块与 地线面相连的金属板,将穿心电容安装在金属板上无论哪 种方法都可以获得普通电容无法比拟的效果

改善电感的高频阻抗特性

要提高滤波器的高频滤波性能,除了解决电容高频滤波 性能降低的问题以外,拓宽电感的工作频率范围也同样重 要拓宽电感的工作频率范围,最关键的是减小线圈上的寄 生电容电感的寄生电容与匝数,磁芯材料,线圈的绕法等因 素有关在考虑具体方法时,首先要搞清楚哪些因素起主导 作用上一期介绍过,寄生电容由线圈与磁芯之间的电容和 匝问电容两部分构成,当磁芯是导体时,线圈与磁芯之间的 电容占主导地位,反之,匝问电容占主导地位图3.3说明了 这个问题

绕法1

寄乍电容c

绕法2

寄乍电容C2

对于铁粉芯(绝缘):

C,=428pf,(::=348pf

电降低r19%

对于铁氧体(半导体):

C,=51pf.C:=49pf,

电容降低r4%

3.3不同绕线法对电感寄生电容的影响

当磁芯为铁粉芯(绝缘)时,将线圈匝间距离拉开,寄生 电容降低了19%,说明匝问电容的作用相当大=而对于铁氧 体磁芯,将线圈匝间距离拉开,寄生电容仅降低了4%,说明 匝问电容的作用很小

根据这个道理,减小电感寄生电容的方法如下 首先,判断磁芯的导电性如果磁芯是导体,在磁芯上加 一

层介电常数较低的绝缘层,增加线圈与磁芯之间的距离, 然后按照下面的方法绕制线圈如果磁芯是绝缘体,直接按 照下面的方法绕制线圈=

?尽量单层绕制一空间允许时,尽量使线圈为单层,并使 输入输出端远离

必须多层绕制时, ?多层绕制的方法:线圈的匝数较多,

要向一个方向绕,边绕边重叠,不要绕完一层后,再往回绕 ?分段绕制:在一个磁芯上将线圈分段绕制,这样每段 的电容较小,并且总的寄生电容是两段上的寄生电容的串 联,总容量比每段的寄生容量小

电磁干扰抑制铁氧体

电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯是铁氧体材 2002年第3期

范文四：贴片电感高阻抗平面天线的频率特性

贴片电感高阻抗平面天线的频率特性 信阳师范学院(自然科学版)

第19卷第4期2006年10月

JonmalofXin?ang";omrali,eIl, (.NatulScienceEdition),'(】l19No.4Oct.2006

?

应用技术研究?

贴片电感高阻抗平面天线的频率特性

苏本庆

(新乡师范高等专科学校,河南新乡453000)

摘要:高阻抗表面允许天线直接置于其表面且进行有效的发射,其表面通常由一定形状的周期性排列的

导电元构成,在某些频段具有非常高的表面阻抗,处于此波段的电磁波不能在高阻抗表面传播,形成某些频段

的能带带隙.高阻抗表面的电感通常认为是由于金属化孔的存在所致,作者在实验中用贴片电感代替金属化

孔.同样观察到带隙的存在.进而测量了使用贴片电感制作的高阻抗表面的带隙结构,并分析了贴片电感与中

心频率间的量值关系,

关键词:表面波;贴片电感;高阻抗表面;中心频率

中图分类号:TN011.4文献标识码:A文章编号:1003-0972(2006)04-0458-03

偶极微波天线具有很大的用途_1J,传统的方

法是将偶极平面天线直接制备在介质基底上.由

于大量的能量被天线的基底吸收,因而效率很低.

另一种方法是选用光滑的金属表面作为反射器.

利用金属反射器作为天线的基底面能够使天线的

增益提高3dB但是,发射天线不能距离发射导体

太近.这是因为当天线与金属地平面距离小于1/ 4波长时,由于半波损失的存在,金属地平面的反 射波与天线发射的波反向抵消,从而导致天线不能 有效的发射.高阻抗表面是一种人工光子带隙材 料,如图1所示,其表面由周期性排列的金属元构 成,表面存在光子带隙结构,频率处在光子带隙结 构中的电磁波不能在高阻抗表面传播.如果天线 发射的微波频段落在高阻抗表面的禁带之中,则此 波段的电磁波不能在高阻抗表面传播,能量全部被 反射.处在禁带的电磁波在高阻抗表面的反射波 的特点是无半波损失的存在.反射波与天线的发 射波同相,二者同相迭加有效地提高了天线的发射 性能.

1高阻抗表面的电磁特性

1.1高阻抗表面的一般结构

通常用印 高阻抗表面是一种特殊的导电结构,

刷电路板制作,分为两层结构和三层结构,图1是 一

种实验中常用的两层结构的上表面示意图,印刷 板的上表面是周期排列的金属铜元,下表面为平滑 的金属铜薄膜,上下两层铜箔问充以环氧玻璃布层 压介质,上层铜元采用正方格子.用LPKF40刻板 机铣掉正方格子之间的部分后,形成正方格子之间 的缝隙,缝隙隔离相邻的正方形铜元,使得金属元 之间相互不能连通,通常正方形的中心要用刻板机 钻孔,用电镀法在钻孔中镀铜,形成金属化孔.金 属化孔把上表面和下表面连接起来,形成相当于 nH数量级的电感,图2是高阻抗表面的横断面示 意图.

图1高阻抗表面结构图

Fig.1Theconfigurationofthehighimpedancesurface

C

二][二:贴片电感

图2横断面示意图

Fig.2Sketchfigure 1.2高阻抗表面的电磁-陛质

如果在发射天线的一边放置一般的介质板作 收稿日期:2006—06—05

基金项目:河南省科技攻关项目(98112029) 作者简介:苏本庆(1957一),男,河南盂州人,副教授,研究方向为电子学

458

苏本庆:贴片电感高阻抗平面天线的频率特性 为基底,根据麦克斯韦方程可知,在介质j自I{j空 间的界面将产生平面电磁波,如果基底为无限大的 金属平面,在金属表面存在表面波,在微波波段,表 面波在金属中的趋肤在微米数量级.在自由空问, 表面波按照指数规律衰减,当频率为10GHz时,表 面波在自由空间可以拓展到70m.这是因为在电 磁场的作用下,金属表面会产生虚电流,表面虚电 流的趋肤深度等于电磁波的穿透深度.金属及高 阻抗表面的电磁性质可以用波阻抗来描述.对于 平滑的金属表面,由麦克斯韦方程可求出其表面阻 抗的表达式如下:

=

.

?

其中,分别为趋肤深度与金属的电导率.可以

看出,平滑,连续,无限大金属表面的表面波阻抗由 两部分组成:电阻和电感.因此,平滑金属的电磁 性质可等效为一系列的电阻与电感的串联,电阻与 电感的数值大小相同.

改变金属表面的结构,如图1所示,可以改变 金属表面的电磁性质.对于高阻抗表面,可以采用 等效介质法和有限元法.等效介质分析方法认为: 高阻抗表面的每个单元可以等效为Lc并联电路. C对应于图2中两块金属元缝隙间的电容;电感L 起因于金属化孔.LC电路的阻抗为:

.

?

由公式(2)容易得到高阻抗表面的中心谐振 频率:

.:—.(3)

,/,C

由麦克斯韦方程可知,感性表面能够传播TM 波,容性表面能够传播TE波.因此,在谐振频率 以下,高阻抗表面能够传播TM波;在谐振频率以 上,TE波能够在其表面传播.在谐振频率时,由于 表面阻抗为无限大,既不能传播TM波也不能传播 TE波.

如果高阻抗表面的谐振频率正好与微波天线 的发射频率相一致,则电磁波的波阻抗为无限大, 高阻抗表面不能形成表面波,也就是说天线发射的 电磁波在高阻抗表面发射100%反射,从而改善了 发射性能.

对于图1所示的高阻抗表面的缝隙电容C币? 金属化孔的电感分别用下列公式计算:

C:co.h(旦).(4)=——CosI——).(q) ,=2×107t[In(警)+0.5'了d)_()_75).(5)? 式(4),(5)中,,n,g的意义见图1.t表示板子的 厚度,d为金属化孔的直径.

影响高阻抗表面的带隙宽度以及中心频率的 因素很多,从式子(3),(4),(5)容易看出,高阻抗 表面的周期结构金属元的形状,板子的厚度,介电 常数,磁导率等均会影响带隙以及中心频率,改变 高阻抗表面的等效电感或电容的大小,可以改变高 阻抗表面的中心频率的位置与带隙宽度,不同的周 期结构参数和厚度对应于不同的LC的值,因此, 高阻抗表面的特性会有很大不同.

2制作贴片电感高阻抗表面

实验的基本思想是:高阻抗表面的中心频率与 LC的取值有关,如果金属化孔只是起到电感的作 用,则可以用贴片电感代替金属化孔制作高阻抗表 面.制作的高阻抗表面采用正方格子作为周期性 结构的元素,板子的结构见图1,图2.印刷板的尺 度为19cm×20cm.正方格子的周期n为8mm, 间隙g为0.4mm,金属元的宽度w为7.6mm.双 面印刷板厚度t为1.6mm.板问介质的介电常数 s为4.75,在正方格子中心不再镀铜,因此无金属 化孔,在原来金属化孔的位置插人贴片电感,把贴 片电感的两端分别与印刷板的上下两面的铜箔焊 接起来,制作完成一块高阻抗表面.为了找到或者 说验证电感与中心频率间的关系,我们制作了一系 列的板子,这些板子具有完全相同的参数和完全相 同的图形结构.在每块板子的中心插人不同电感 量的贴片电感,制作成只有电感不同的高阻抗表

面.实验中我们采用一系列的不同电感用以比较 不同电感值对高阻抗表面性能的影响. 图3实验图

Fig.3laboratorialfigure 459

第l9卷第4期信阳师范学院(自然科学版)2006年10月 测量得到的S:如图3所示,测量使用Agilent 公司的8277ES矢量网络分析仪,电感型号是电感 MGCI1608H.由图3可以看出,当贴片电感为1 nH时,中心频率是3.60GHz;当电感为1.8nH 时,中心频率为2.80GHz;电感为4.7nH时,中心 频率为1.82GHz.

3结果与分析

关于高阻抗表面的带隙中心频率和频带宽度 的计算在许多文献?一中均有描述.等效介质模 型认为高阻抗表面的属性可以用Lc等效电路模 型进行分析.在实验中我们使用大小,厚度,介电 常数完全相同的印刷板,表面的周期性结构也完全 相同,因此可以认为它们的电容大小相同.把电感 =

1nH厂=3.67GHz代人式(3),可以得到板子的 电容C=1.88pF.这个电容可以认为是实验测得 高阻抗表面的电容,把C=1.88pF,=1.8nH, :4.7nH分别带回式(3),可以计算出两种不同电 感下的中心频率分别为:

=2.74GHz,=1.69GHz. 表1列出了理论计算与实验结果的比较.可 以看出,实验得到的中心频率厂与电感L问的依赖

关系与LC模型的理论分析基本符合,误差可能由

下列原因造成:(1)读数误差,由于带隙有一定的

带宽,中心频率的读取存在某种程度的估计;(2)

焊接误差和表面误差,在焊接中,连接电感和高阻

抗表面的焊锡可能对电容,电感的数值有些影响.

表1实验数据与理论值比较表

Tab.1Comparetableofthelaboratorialandtheoreticsdatas 5结论

(1)高阻抗表面的电感完全可以使用贴片电

感.由于贴片电感的电感值易于确定,由贴片电感

制作的高阻抗表面的带隙中心频率容易估算.(2)

实验表明,高阻抗表面的能带带隙的低端中心频率

由每一金属单元的谐振频率决定,与表面的单元数

的多少无关.

参考文献:

[1]VESESELAGOVG.TheElectro由

mofSubstanceswithSimuhaneous1)NegativeValuesofsand#[J]_SovPhysUsp(s

0038-5670),1968,10:509-514.

[2]SMITHDR,PADILLAWJ,VIERDC,eta1.CompositeMediumwithSimultaneouslyNe

gativePermeabilit)andPermittivi一

[J]PhysRev(S1050—2947),2000,84(18):41844187.

[3]高建平,张芝贤.电磁传播[M].西安:西北工业大学出版社,2002.

[4]SIEVENPIPERD.Two—

DimensionalBeamSteeringUsinganElectrical1)TunableImpedanceSurface[J].IEEETra

nsactions

onAntennasandPropagation(S0018-926X),2003,51:2713—2722.

TheFrequencyPropertyofBead?inductanceHighImpedanceSurface SUBen—qing

(XinxiangTeachersCollege,Xinxiang453000,China)

Abstract:High—impedancesurfaceallowflush—

mountedantennastoradiateefficiently.Itcanbefabricatedusing

printedcircuitboard.Metalpatchesarean'a)edperiodicallyontheboard.Theprintedcircuitboardtreatedby

thatmethodexhibitshighsurfaceimpedanceandasurfacew孙

'ebandgapoversomelimitedfrequencyrange.The

inductanceofhigh—

impedancesurfaceisthoughtdependingonthemetalviasthatconnecttwosidesofprinted boardandgapcapacit).Inourexperimentmetal,iaswereinsteadofbeadinductance.Thispaperpresentsthe

propertiesofinductancehigh—impedancesurface.

Keywords:surfacewave;inductance;highimpedancesurface;centralfrequency 责任编校:任长江

460

范文五：贴片电感高阻抗平面天线的频率特性

() Jou rna l of X inyang No rm a l U n ive rsity 信阳师范学院学报 自然科学版

() 第 19卷 第 4期 20 06年 10月N a tu ra l Sc ience Ed itionVo .l 19 No. 4 O c t. 2006

?应用技术研究 ?

贴片电感高阻抗平面天线的频率特性

苏本庆

( )新乡师范高等专科学校 ,河南 新乡 453000

摘 要 :高阻抗表面允许天线直接置于其表面且进行有效的发射 ,其表面通常由一定形状的周期性排列的

导电元构成 ,在某些频段具有非常高的表面阻抗 ,处于此波段的电磁波不能在高阻抗表面传播 ,形成某些频段

的能带带隙 1高阻抗表面的电感通常认为是由于金属化孔的存在所致 ,作者在实验中用贴片电感代替金属化

孔 ,同样观察到带隙的存在 ,进而测量了使用贴片电感制作的高阻抗表面的带隙结构 ,并分析了贴片电感与中

心频率间的量值关系 1

关键词 :表面波 ;贴片电感 ;高阻抗表面 ;中心频率

( ) 文章编号 : 1003 20972 20060420458 203 中图分类号 : TN011. 4 文献标识码 : A

[ 1 , 2 ] ,下表面为平滑 板的上表面是周期排列的金属铜元 偶极微波天线具有很大的用途 ,传统的方

法是将偶极平面天线直接制备在介质基底上 1 由 的金属铜薄膜 ,上下两层铜箔间充以环氧玻璃布层 于大量的能量被天线的基底吸收 ,因而效率很低 1 压介质 ,上层铜元采用正方格子 1用 L PKF40 刻板 另一种方法是选用光滑的金属表面作为反射器 1 机铣掉正方格子之间的部分后 ,形成正方格子之间 利用金属反射器作为天线的基底面能够使天线的 的缝隙 ,缝隙隔离相邻的正方形铜元 ,使得金属元 增益提高 3 dB 1但是 ,发射天线不能距离发射导体 之间相互不能连通 ,通常正方形的中心要用刻板机 太近 1这是因为当天线与金属地平面距离小于 1 / 钻孔 ,用电镀法在钻孔中镀铜 ,形成金属化孔 1 金 4 波长时 ,由于半波损失的存在 ,金属地平面的反 属化孔把上表面 和下 表面 连 接起 来 , 形成 相 当于 射波与天线发射的波反向抵消 ,从而导致天线不能 nH 数量级的电感 ,图 2 是高阻抗表面的横断面示

意图 1 有效的发射 1高阻抗表面是一种人工光子带隙材

料 ,如图 1 所示 ,其表面由周期性排列的金属元构

成 ,表面存在光子带隙结构 ,频率处在光子带隙结

构中的电磁波不能在高阻抗表面传播 1 如果天线

发射的微波频段落在高阻抗表面的禁带之中 ,则此

波段的电磁波不能在高阻抗表面传播 ,能量全部被

反射 1处在禁带的电磁波在高阻抗表面的反射波 图 1 高阻抗表面结构图 的特点是无半波损失的存在 1 反射波与天线的发

F ig. 1 The con f igura t ion of the h igh im pedan ce surfa ce 射波同相 ,二者同相迭加有效地提高了天线的发射

性能 1

1 高阻抗表面的电磁特性

图 2 横断面示意图 1. 1 高阻抗表面的一般结构 F ig. 2 Ske tch f igure 高阻抗表面是一种特殊的导电结构 ,通常用印 1. 2 高阻抗表面的电磁性质刷电路板制作 ,分为两层结构和三层结构 ,图 1 是 如果在发射天线的一边放置一般的介质板作 一种实验中常用的两层结构的上表面示意图 ,印刷

收稿日期 : 2006 206205

( ) 基金项目 :河南省科技攻关项目 98112029

( ) 作者简介 :苏本庆 1957 2, 男 , 河南孟州人 , 副教授 , 研究方向为电子学 1

为基底 , 根据麦克斯韦方程可知 , 在介质与自由空 - 7 4 t d ( ) ( ) ) ( )L = 2 ×10 t〔ln + 0. 5 - 0. 75 . 5 d t 间的界面将产生平面电磁波 , 如果基底为无限大的

( ) ( )式 4 、5 中 , w、a、g 的意义见图 11 t表示板子的 金属平面 , 在金属表面存在表面波 , 在微波波段 , 表

厚度 , d 为金属化孔的直径 1面波在金属中的趋肤在微米数量级 1在自由空间 ,

影响高阻抗表面的带隙宽度以及中心频率的 表面波按照指数规律衰减 , 当频率为 10 GH z时 ,表

( ) ( ) ( ) 因素很多 , 从式子 3 、4 、5 容易看出 , 高阻抗 面波在自由空间可以拓展到 70 m 1 这是因为在电

表面的周期结构金属元的形状 , 板子的厚度 , 介电 磁场的作用下 , 金属表面会产生虚电流 , 表面虚电

常数 , 磁导率等均会影响带隙以及中心频率 , 改变 流的趋肤深度等于电磁波的穿透深度 1 金属及高

高阻抗表面的等效电感或电容的大小 , 可以改变高 阻抗表面的电磁性质可以用波阻抗来描述 1 对于

阻抗表面的中心频率的位置与带隙宽度 , 不同的周 平滑的金属表面 , 由麦克斯韦方程可求出其表面阻 [ 3 ]期结构参数和厚度对应于不同的 L C 的值 , 因 此 , 抗的表达式 如下 :

高阻抗表面的特性会有很大不同 1 E x1 + j ( )1 Z= = . s σδ H y2 制作贴片电感高阻抗表面

δσ 1 可以 其中 、分别为趋肤深度与金属的电导率实验的基本思想是 :高阻抗表面的中心频率与 看出 , 平滑 、连续 、无限大金属表面的表面波阻抗由 L C 的取值有关 , 如果金属化孔只是起到电感的作 两部分组成 :电阻和电感 1 因此 , 平滑金属的电磁 用 , 则可以用贴片电感代替金属化孔制作高阻抗表 性质可等效为一系列的电阻与电感的串联 , 电阻与 面 1制作的高阻抗表面采用正方格子作为周期性

结构的元素 , 板子的结构见图 1、图 21印刷板的尺 电感的数值大小相同 1

度为 19 cm ×20 cm1 正方格子的周期 a 为 8 mm , 改变金属表面的结构 , 如图 1 所示 , 可以改变 间隙 g 为 0. 4 mm ,金属元的宽度 w 为 7. 6 mm 1双 金属表面的电磁性质 1对于高阻抗表面 , 可以采用 面印刷板厚度 t为 1. 6 mm 1 板间介质的介电常数 等效介质法和有限元法 1等效介质分析方法认为 : ε为 4. 75, 在正方格子中心不再镀铜 , 因此无金属 r

高阻抗表面的每个单元可以等效为 LC 并联电路 1 化孔 , 在原来金属化孔的位置插入贴片电感 , 把贴

片电感的两端分别与印刷板的上下两面的铜箔焊 C对应于图 2中两块金属元缝隙间的电容 ; 电感 L[ 3 ]接起来 , 制作完成一块高阻抗表面 1为了找到或者 起因于金属化孔 1LC电路的阻抗 为 :说验证电感与中心频率间的关系 , 我们制作了一系 ω j L列的板子 , 这些板子具有完全相同的参数和完全相 ( )Z=. 2 s 2 ω 1 - L C同的图形结构 1在每块板子的中心插入不同电感

( ) 由公式 2 容易得到高阻抗表面的中心谐振 量的贴片电感 , 制 作 成只 有电 感 不同 的高 阻 抗表

面 1实验中我们采用一系列的不同电感用以比较 频率 :

不同电感值对高阻抗表面性能的影响 1 1 ω( )3 = . 0 L C

由麦克斯韦方程可知 , 感性表面能够传播 TM

波 ,容性表面能够传播 TE 波 1 因此 ,在谐振频率

以下 ,高阻抗表面能够传播 TM 波 ; 在谐振频率以

上 , TE波能够在其表面传播 1在谐振频率时 ,由于

表面阻抗为无限大 ,既不能传播 TM 波也不能传播

TE波 1

如果高阻抗表面的谐振频率正好与微波天线

的发射频率相一致 ,则电磁波的波阻抗为无限大 ,

高阻抗表面不能形成表面波 ,也就是说天线发射的

电磁波在高阻抗表面发射 100 %反射 ,从而改善了

发射性能 1

C 和 对于图 1所示的高阻抗表面的缝隙电容

[ 1, 2 ] 金属化孔的电感分别用下列公式 计算 :图 3 实验图 ε(εε) w+ 0 r1 r2 - 1 a F ig. 3 la bora tor ia l f igure ( ) )( , co sh 4 C = π g 459

()第 19卷 第 4期 2006年 10月 信阳师范学院学报 自然科学版

测量得到的 S如图 3 所示 ,测量使用 A gilen t, 实验得到的中心频率 f 与电感 L 间的依赖 以看出 21

公司的 8277 ES矢量网络分析仪 ,电感型号是电感 关系与 L C 模型的理论分析基本符合 , 误差可能由

( ) M GC I1608 H1 由 图 3 可 以 看 出 , 当 贴 片 电 感 为 1 下列原因造成 : 1 读数误差 , 由于带隙有一定的

( )nH 时 ,中 心 频 率 是 3. 60 GH z; 当 电 感 为 1. 8 nH 带宽 , 中心频率的读取存在某种程度的估计 ; 2 时 ,中心频率为 2. 80 GH z;电感为 4. 7 nH 时 ,中心 焊接误差和表面误差 , 在焊接中 , 连接电感和高阻 频率为 1. 82 GH z1 抗表面的焊锡可能对电容 、电感的数值有些影响 1

表 1 实验数据与理论值比较表3 结果与分析 Ta b. 1 C om pa re ta b le of the la bora tor ia l an d theoretics d taa s

关于高阻抗表面的带隙中心频率和频带宽度 电感 L / nH 计算 f / GH z 实验 f / GH z [ 1, 4 ] 的计算在许多文献 中均有描述 1 等 效介 质模 1 3. 60 3. 67 型认为高阻抗表面的属性可以用 LC 等效电路模 1. 8 2. 74 2. 80 型进行分析 1在实验中我们使用大小 、厚度 、介电 4. 7 1. 69 1. 82 常数完全相同的印刷板 , 表面的周期性结构也完全

相同 , 因此可以认为它们的电容大小相同 1把电感

( ) L = 1 nH , f = 3. 67 GH z代入式 3 , 可以得到板子的 5 结论

电容 C = 1. 88 p F1 这个电容可以认为是实验测得 ( )1 高阻抗表面的电感完全可以使用贴片电 高阻抗表面的电容 , 把 C = 1. 88 p F, L= 1. 8 nH , L 1 2感 1由于贴片电感的电感值易于确定 ,由贴片电感

( ) = 4. 7 nH 分别带回式 3 , 可以计算出两种不同电 ( ) 制作的高阻抗表面的带隙中心频率容易估算 1 2

实验表明 ,高阻抗表面的能带带隙的低端中心频率 感下的中心频率分别为 :

由每一金属单元的谐振频率决定 ,与表面的单元数 f= 2. 74 GH z, f= 1. 69 GH z. 1 2 的多少无关 1 表 1 列出了理论计算与实验结果的比较 1 可

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A b stra c t: H igh2imp edance su rface a llow flu sh2moun ted an tenna s to rad ia te effic ien tly. It can be fab rica ted u sing p rin ted c ircu it boa rd . M e ta l p a tche s a re a rrayed p e riod ica lly on the boa rd. The p rin ted c ircu it boa rd trea ted by tha t m e thod exh ib its h igh su rface imp edance and a su rface wave bandgap ove r som e lim ited frequency range. The induc tance of h igh2imp edance su rface is though t dep end ing on the m e ta l via s tha t connec t two side s of p rin ted boa rd and gap cap ac ity. In ou r exp e rim en t m e ta l via s we re in stead of bead induc tance. Th is p ap e r p re sen ts the p rop e rtie s of induc tance h igh2imp edance su rface.

Key word s: su rface wave; induc tance; h igh imp edance su rface; cen tra l frequency

责任编校 :任长江

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